Что такое преобразователь частоты?

Что такое преобразователь частоты?

Преобразователь частоты — это устройство, предназначенное для преобразования входной частоты в произвольную выходную частоту.

Частота, также называемая частотой колебаний, представляет собой количество раз, которое электрический ток или радиоволна совершает полный цикл в секунду. Электрический ток может быть как постоянным (DC), так и переменным (AC). Обычно источники питания в домах и на заводах подают переменный ток с фиксированной частотой.

Однако существуют ситуации, когда определенные машины или оборудование требуют иной частоты, чем та, которую обеспечивает источник питания. В таких случаях преобразователи частоты используются для преобразования входящего тока в требуемую частоту.

Применение преобразователей частоты

Преобразователи частоты находят применение, когда необходимо изменять частоты. Например, это актуально в бытовых приборах и промышленных установках.

Регионы по всему миру могут иметь разные стандартные частоты для своего электропитания. Например, Восточная Япония использует частоту 50 Гц, а Западная Япония использует 60 Гц. Для обеспечения совместимости устанавливаются преобразователи частоты, позволяющие использовать электрические устройства в регионах с разными стандартами частоты.

Кроме того, некоторые станки могут требовать электропитания с более низкими или более высокими частотами, чем стандартные 50 Гц или 60 Гц, что требует использования преобразователей частоты.

Принцип преобразователей частоты

Преобразователи частоты выполняют свою функцию, используя как инверторы, так и преобразователи.

Инвертор — это устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный, в то время как преобразователь — это устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный.

1. Схема преобразователя

Схема преобразователя изначально преобразует входящий переменный ток в постоянный. Поскольку переменный ток представляет собой синусоидальную волну с положительными и отрицательными значениями, схема преобразователя использует диоды для выполнения двухполупериодного выпрямления, гарантируя, что оба положительных значения будут извлечены.

Далее, извлеченный ток проходит через конденсатор. Роль конденсатора заключается в сглаживании тока путем многократной зарядки и разрядки, что приводит к непрерывному и стабильному постоянному току.

2. Схема инвертора

Впоследствии ток проходит через схему инвертора, которая генерирует переменный ток с желаемой частотой. Это достигается за счет использования транзисторов в схеме инвертора, что позволяет регулировать интервал переключения ВКЛ/ВЫКЛ, что, в свою очередь, изменяет выходную частоту.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это распространенная технология, используемая в инверторных схемах. ШИМ управляет выходом, управляя соотношением ВКЛ/ВЫКЛ переключателей, что обеспечивает такие преимущества, как сниженное энергопотребление и компактность. В инверторной схеме направление тока через нагрузку меняется на противоположное, когда переключатель переключается ВКЛ/ВЫКЛ. Эта технология, известная как технология коммутации, необходима для генерации переменного тока.

3. ШИМ (широтно-импульсная модуляция)

Один из методов управления ШИМ включает сравнение треугольных волн. В этом методе синусоида желаемой частоты (AC) сравнивается с высокой/низкой треугольной волной, известной как несущая, с помощью операционного усилителя. Когда синусоида превышает несущую, сигнал управления переключением устанавливается на ВКЛ. И наоборот, когда синусоида падает ниже несущей, он переключается на ВЫКЛ. Это сравнение повторяется для получения сигнала управления переключением, что приводит к выходу импульсной волны.

Переменное напряжение подается путем переключения постоянного тока с использованием полупроводниковых коммутационных устройств, таких как тиристор.

Другая информация о преобразователях частоты

1. Тиристор

Тиристор, также используемый в преобразователях частоты, состоит из диода с управляющим выводом. Диод пропускает ток только в одном направлении.

Роль управляющего вывода заключается в управлении открытием и закрытием электрической цепи. В сочетании с диодом он позволяет управлять направлением и выходом тока.

2. Тиристорный вентиль

Устройство, способное выдерживать высокие напряжения и обладающее необходимой электрической мощностью, известно как вентиль или выпрямитель. Он создается путем последовательного или параллельного соединения нескольких тиристорных элементов.

В то время как в более ранних тиристорных вентилях использовались системы воздушного охлаждения с ветром или масляного охлаждения с масляной изоляцией, в современных системах часто применяются системы с воздушным охлаждением и водяным охлаждением, в которых используются тиристорные элементы большой емкости для эффективной работы с приложениями высокой мощности.