Инвертор (преобразователь частоты) – это устройство, при помощи которого постоянный или переменный ток преобразуется в переменный заданной частоты. Под мощными инверторами понимаются преобразовательные устройства, способные продолжительное время обеспечивать высокий уровень выходного напряжения, который может достигать десятков киловольт, а также большую мощность – до десятков мегаватт. В конструкции большинства современных мощных инверторов предусмотрена возможность плавного или ступенчатого изменения частоты выходного напряжения, что делает их практически незаменимыми в качестве источников питания различных электроустановок, предусматривающих регулирование режимов работы путем изменения частотных характеристик питания. Сфера применения мощных преобразователей частоты довольно обширна. Их можно повсеместно встретить на электротранспорте, где они применяются для питания асинхронных электродвигателей, в металлургии, станкостроении и многих других отраслях промышленности.
Мощные инверторы могут быть построены как на основе тиристорных ключей, так и на IGBT-транзисторах. Современные мощные преобразователи на IGBT-транзисторах способны работать при напряжениях свыше 1000 В и обеспечивать выходную мощность более 5 кВт. Они применяются для управления асинхронными электродвигателями, в сварочных аппаратах и источниках бесперебойного питания большой мощности. Ниже в качестве примера приведена схема мощного инвертора на IGBT-транзисторах, который широко применяется на электротранспорте.
На вход трансформатора Trafo1 подается питающее напряжение контактной сети, которое при помощи диодного моста Bridge1 выпрямляется, сглаживается конденсаторами C1 и C2, а затем подается на вход инвертора, построенного на базе IGBT-транзисторов VT1, VT2 и VT3. Результирующее трехфазное напряжение требуемой частоты снимается с вторичных обмоток трансформаторов Tr1, Tr2 и Tr3.
Тиристорные преобразователи частоты, используемые в качестве источников питания промышленных электроустановок, обладают еще большей мощностью, которая может достигать нескольких мегаватт, а также рабочие напряжения в десятки киловольт. Мощные тиристорные инверторы часто строятся по мостовой схеме:
Постоянное напряжение подается на вход. Далее схема управления инвертором открывает сначала тиристоры VD1 и VD4. Одновременно с этим происходит заряд емкости Ск до определенного значения. Далее управляющая схема открывает тиристоры VD2 и VD3, а тиристоры VD1 и VD4 за счет разряда конденсатора закрываются. Таким образом, в результате работы управляемых тиристорных ключей, обеспечивается необходимая частота напряжения Uвых.
Мощные инверторы на IGBT-транзисторах имеют высокий коэффициент полезного действия, а также обеспечивают очень плавную регулировку частоты выходного напряжения, и поэтому прекрасно подходят для питания асинхронных двигателей. Однако по сравнению с тиристорными преобразователями напряжения они дороже, а максимально достижимые мощности и напряжения у них ниже.
Работая в условиях высоких напряжений и токов, практически все схемотехнические элементы мощных преобразователей частоты испытывают большие нагрузки. Именно поэтому требования, предъявляемые к ним с точки зрения надежности и долговечности, очень высоки. Это в полной мере относится к фильтровым и демпферным конденсаторам, которые используются в самых различных схемах мощных инверторов. К сожалению, старые типы электрических емкостей, выпускающиеся нашей промышленностью, подвержены частым пробоям, что ведет к необходимости их периодической замены, и поэтому производители мощных инверторов стремятся использовать в своих новых разработках современные конденсаторы, для которых не страшны высокие нагрузки.
Завод «Нюкон» специализируется на выпуске именно таких силовых конденсаторов. Используя новейшие технологии и наиболее передовые разработки в области создания конденсаторов, специалистам нашего предприятия удалось достичь очень большой надежности выпускаемой продукции и высоких показателей объемной плотности энергии. Силовые конденсаторы «Нюкон» отличаются компактностью, что положительно сказывается на размерах инверторов, и при этом имеют широкий спектр рабочих напряжений. Их исключительная надежность обеспечивается применением технологии локализованного управляемого самовосстановления. Суть ее такова: конденсатор состоит из десятков тысяч ячеек, каждая из которых снабжена своим собственным предохранителем. В том случае, если происходит пробой, то страдает только одна из них, а все остальные по-прежнему исправно выполняют свою функцию. Следствием этого является значительное увеличение срока службы конденсаторов, а также существенное снижение эксплутационных издержек мощных инверторов. Следует также отметить, что емкость силовых конденсаторов «Нюкон» снижается весьма незначительно: в конце срока службы приборов она составляет как минимум 98% от изначальной.
Для того чтобы обеспечить высокий уровень надежности мощных инверторов, многие российские производители закупают силовые конденсаторы у иностранных фирм. При этом далеко не всегда обеспечиваются приемлемые сроки поставки, к тому же приходится проходить процедуру таможенного оформления. На сегодняшний день завод «Нюкон» - единственное предприятие в стране, продукция которого ни в чем не уступает зарубежным аналогам, что подтверждается многочисленными международными сертификатами. При этом наши клиенты всегда могут быть уверены в том, что все их пожелания будут в максимальной мере учтены, а поставки будут осуществлены в наиболее короткие сроки.