Разбираемся в механике инверторных каскадов в частотно-регулируемых приводах переменного тока в постоянный и обратно.

Современные частотно-регулируемые приводы используют трехступенчатый процесс преобразования для управления работой электродвигателя. Начальный выпрямитель преобразует электроэнергию из сети в постоянный ток, а средний конденсаторный блок сглаживает пульсации высокого напряжения на промежуточном звене постоянного тока.

Заключительная секция частотного преобразователя выполняет наиболее сложную задачу. Она преобразует стабильный постоянный ток обратно в управляемый переменный ток, обеспечивая динамическую мощность, необходимую для промышленных асинхронных двигателей в сложных производственных условиях.

Механика преобразования постоянного тока
На этапе преобразования постоянный ток преобразуется в регулируемый трехфазный переменный ток посредством быстрых последовательностей переключения биполярных транзисторов с изолированным затвором. Используя широтно-импульсную модуляцию, высокочастотные переключатели преобразуют постоянное напряжение постоянного тока в точно синхронизированные импульсы напряжения переменной ширины.

Во время преобразования полупроводники переключаются тысячи раз в секунду, имитируя синусоидальные волны. Эта точная скорость переключения создает переменные выходные частоты, работая подобно цифровому частотному преобразователю 60 Гц в 50 Гц для однофазных устройств, адаптирующихся к различиям в региональных стандартах электропитания оборудования.

Исполнение с использованием широтно-импульсной модуляции
Мощные транзисторы быстро включаются и выключаются, генерируя дискретные блоки напряжения.

Изменение длительности импульсов контролирует среднее выходное напряжение, подаваемое на выходные клеммы.

Чередование пар транзисторов изменяет полярность тока, формируя плавные синтетические синусоидальные выходные волны.

Генерация фаз и регулирование скорости
Для обеспечения правильного вращения двигателя необходимы три различных фазы тока, смещенные на 120 градусов. Микропроцессоры управления рассчитывают точное время срабатывания для шести внутренних переключателей, аналогично тому, как компактный однофазный преобразователь частоты 50 Гц в 60 Гц обрабатывает преобразование частоты.

Высокие частоты переключения несущей частоты снижают электрические помехи и сглаживают гармоники выходного тока.

Встроенная функция мертвого времени предотвращает одновременную проводимость пар мостовых переключателей.

Алгоритмы микропроцессора поддерживают постоянное соотношение напряжения и частоты для стабильного крутящего момента двигателя.

Разделение постоянного напряжения на переменные импульсы обеспечивает плавное управление скоростью без потерь крутящего момента. Регулировка длительности импульсов позволяет инверторному мосту преобразовывать статическую энергию постоянного тока в гибкую энергию переменного тока, которая питает современные системы промышленной автоматизации.