Mejora de convertidores de semiconductores en sistemas de accionamiento eléctrico automatizado
Los dispositivos semiconductores de potencia y los convertidores basados en ellos se están desarrollando en las siguientes áreas prioritarias:
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mejorar las características de los dispositivos semiconductores de potencia;
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expandir el uso de módulos de energía inteligente;
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optimización de los esquemas y parámetros de los convertidores, lo que permite garantizar las características técnicas necesarias y los indicadores económicos de los accionamientos eléctricos;
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mejora de algoritmos para el control digital directo de convertidores.
Actualmente, los convertidores de potencia se fabrican sobre la base de elementos de potencia semiconductores en forma de rectificadores controlables, inversores de tensión y corriente autónomos, inversores de red, etc.convertidores de frecuencia con conexión directa a la red.
Los tipos de convertidores utilizados y dispositivos de filtro de compensación están determinados por el tipo de motor eléctrico, las tareas de control, la potencia, el rango de control de coordenadas requerido, la necesidad de restaurar la energía a la red, la influencia de los convertidores en la red eléctrica.
Las soluciones de circuitos convertidores siguen siendo tradicionales en los variadores de CC y CA. Teniendo en cuenta los crecientes requisitos de las características energéticas de los accionamientos eléctricos y la necesidad de reducir su impacto negativo en la red eléctrica, se están desarrollando convertidores que proporcionan formas económicas de controlar los equipos tecnológicos.
Los cambios en los circuitos de potencia de los convertidores de semiconductores se asocian principalmente con la aparición y el uso generalizado de nuevos dispositivos: potentes transistores de efecto de campo (MOSFET), IGBT (IGBT), tiristores de bloqueo (GTO).
Actualmente, se pueden distinguir las siguientes direcciones de desarrollo de convertidores estáticos:
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ampliar la gama de dispositivos semiconductores totalmente controlados (transistores, hasta 2 MW, tiristores, hasta 10 MW);
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Distribución métodos de modulación de ancho de pulso (PWM)
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aplicación de principios de bloques de construcción de convertidores basados en módulos híbridos de silo unificados basados en transistores y tiristores;
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la capacidad de realizar convertidores de corriente continua y alterna y sus combinaciones sobre una base estructural.
En los accionamientos eléctricos de CC, además de los rectificadores controlados, se utilizan sistemas con rectificadores no controlados y convertidores de ancho de pulso para obtener un funcionamiento de alta velocidad. En este caso, se puede rechazar un dispositivo de compensación de filtro.
convertidores usados para controlar motores de imanes permanentes contienen un rectificador controlado y un inversor autónomo controlado por señales del sensor de posición del rotor.
Los sistemas de control de frecuencia para motores asíncronos utilizan principalmente inversores de tensión. En este caso, en ausencia de recuperación de energía, se puede utilizar un rectificador no controlado en la red, lo que resulta en el circuito convertidor más simple.La posibilidad de utilizar dispositivos totalmente controlables y PWM hace que este esquema sea ampliamente utilizado en un amplio rango de potencia.
Los convertidores con inversores de corriente, considerados hasta hace poco tiempo como los más sencillos y cómodos para controlar motores eléctricos, tienen actualmente un uso limitado en comparación con otro tipo de convertidores.
Los convertidores de frecuencia que contienen un rectificador no controlado y un inversor alimentado por red y que forman la base de una cascada de válvulas de inducción se utilizan en accionamientos de alta potencia con un rango de control de velocidad limitado.
Los convertidores de frecuencia potentes con conexión directa a la red eléctrica en máquinas de doble alimentación y en el control de motores asíncronos o síncronos de baja velocidad tienen una cierta perspectiva.
Los convertidores de semiconductores modernos que se utilizan en los sistemas de accionamiento eléctrico automatizado cubren un rango de potencia que va desde cientos de vatios hasta varias decenas de megavatios.
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