周波数変換器ブレーキユニットのサプライヤーは、電流型と電圧型の両方の周波数変換器が、整流器とインバーターで構成される AC-DC-AC 周波数変換器に属することをお知らせします。
負荷は一般的に誘導性であるため、電源間で無効電力の伝送が必要になります。そのため、中間DCリンクには無効電力をバッファリングするコンポーネントが必要です。
無効電力をバッファするために大容量のコンデンサを使用する場合は、電圧源型周波数変換器を構成します。無効電力をバッファするために大容量のリアクトルを使用する場合は、電流源型周波数変換器を構成します。
電圧型周波数変換器と電流型周波数変換器の違いは、中間DCリンクフィルタの有無のみです。しかし、以下の比較リストに示すように、この違いによって2種類の周波数変換器の性能には大きな差が生じます。
1. エネルギー貯蔵コンポーネント：電圧型周波数変換器 - コンデンサ、電流型 - リアクトル。
2.出力波形の特性：電圧波形は矩形波、電流波形はほぼ正弦波です。電流型周波数変換器は、電流に対して矩形波、電圧に対してほぼ正弦波です。
3. 回路構成の特徴は、電圧型として大容量コンデンサと並列の帰還ダイオード直流電源（低インピーダンス電圧源）と、大きなインダクタンスと直列の電流型非帰還ダイオード直流電源（高インピーダンス電流源）により、モーターを4象限で動作させることが容易になります。
4.特性上、電圧型は負荷短絡時に過電流が発生し、オープンループモータでも安定して動作する場合があります。電流型は負荷短絡時に過電流を抑制できますが、モータの不安定な動作にはフィードバック制御が必要です。
電流源インバータは、自然転流型サイリスタを電力スイッチとして用います。このサイリスタは直流側インダクタンスが高く、二重給電式速度制御に使用されます。同期速度を超える速度では転流回路が必要となり、低スリップ周波数では性能が低下します。
周波数変換器の構造特性
電流型周波数変換器のDCリンクは、誘導性部品を使用していることからその名が付けられ、四象限動作が可能で、モーターの制動機能を容易に実現できるという利点があります。欠点は、インバータブリッジの強制整流が必要であり、装置構造が複雑で調整が難しいことです。また、電力網側にサイリスタ位相シフト整流回路を採用しているため、入力電流の高調波が比較的大きく、容量が大きい場合は電力網に一定の影響を与えます。
2. 電圧型周波数変換器は、周波数変換器の直流リンクに容量性部品を使用していることからその名が付けられています。その特徴は、4象限で動作できないことです。負荷モーターにブレーキをかける必要がある場合は、別途ブレーキ回路を設置する必要があります。また、高出力の場合は、出力に正弦波フィルタを追加する必要があります。
3.大電流周波数変換器は、GTO、SCR、またはIGCTコンポーネントを直列に接続して直接高電圧周波数変換を実現し、最大10KVの電流電圧を実現します。DCリンクに誘導性コンポーネントを使用しているため、電流に対する敏感性がそれほど高くなく、過電流障害が発生しにくくなっています。インバータは動作信頼性が高く、保護性能も優れています。入力側はサイリスタ位相制御整流を採用しており、入力電流の高調波は比較的大きいです。周波数変換器の容量が大きい場合は、電力網への汚染や通信電子機器への干渉を考慮する必要があります。電圧均等化およびバッファリング回路は技術的に複雑でコストがかかります。部品数が多く、装置容積が大きいため、調整とメンテナンスが比較的困難です。インバータブリッジは強制整流を採用しており、大量の熱を発生するため、部品の放熱問題を解決する必要があります。その利点は、4象限で動作し、ブレーキをかけることができることです。このタイプの周波数変換器は、入力力率が低く、入出力高調波が高いため、入力側と出力側に高電圧自己修復コンデンサを設置する必要があることに注意してください。
4. 高圧インバータの回路構造は、IGBT直直列技術（直素子直直列高圧インバータとも呼ばれる）を採用しています。直流リンクのフィルタリングとエネルギー貯蔵に高圧コンデンサを使用し、出力電圧は最大6KVです。その利点は、耐圧の低いパワーデバイスを使用できること、そして直列ブリッジアーム上のすべてのIGBTが同じ機能を持つため、相互バックアップまたは冗長設計が可能になることです。欠点は、レベル数が2レベルと比較的少なく、出力電圧のdV / dtも大きいため、専用のモーターや高圧正弦波フィルターを使用する必要があり、コストが大幅に増加することです。4象限動作機能を備えておらず、制動時には別途ブレーキユニットを設置する必要があります。このタイプの周波数変換器は、デバイス電圧の均等化の問題も解決する必要があり、一般的に駆動回路とバッファ回路の特別な設計が必要です。また、IGBT駆動回路の遅延に対する要求も非常に厳しいです。 IGBT のターンオン時間とターンオフ時間が一致しない場合、または立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの傾きがあまりにも異なる場合、パワーデバイスが損傷する原因となります。
高電圧インバータには多くの種類があり、その分類方法も多様です。中間リンクに直流成分があるかどうかによって、AC/AC周波数変換器とAC-DC-AC周波数変換器に分けられます。また、直流成分の特性によって、電流型と電圧型の周波数変換器に分けられます。
電流型周波数変換器
周波数変換器の直流リンクに誘導性部品を使用していることからこの名称が付けられ、四象限動作が可能で、モーターの制動機能を容易に実現できるという利点がある。欠点は、インバータブリッジの強制整流が必要であり、装置構造が複雑で調整が難しいことである。また、電力網側にサイリスタ位相シフト整流を採用しているため、入力電流の高調波が比較的大きく、容量が大きい場合は電力網に一定の影響を与える。
電圧型周波数変換器
周波数変換器のDCリンクに容量性部品を使用していることからこの名称が付けられましたが、4象限で動作できないという特徴があります。負荷モーターにブレーキをかける必要がある場合は、別途ブレーキ回路を設置する必要があります。また、高出力の場合は、出力に正弦波フィルタを追加する必要があります。
1.電圧型と電流型の違いは何ですか？
周波数変換器の主回路は、電圧型は電圧源の直流を交流に変換する周波数変換器であり、直流回路のフィルタリングはコンデンサです。電流型は電流源の直流を交流に変換する周波数変換器であり、直流回路のフィルタはインダクタです。
2. 周波数変換器の電圧と電流が比例して変化するのはなぜですか?
非同期モータのトルクは、モータの磁束とロータを流れる電流の相互作用によって発生します。定格周波数において、電圧を一定に保ち、周波数のみを下げると、磁束が大きくなりすぎて磁気回路が飽和し、最悪の場合、モータが焼損する可能性があります。そのため、周波数と電圧は比例して変化させる必要があります。つまり、周波数を変化させる際には、周波数変換器の出力電圧を制御してモータの磁束を一定に保ち、弱磁化や磁気飽和現象の発生を回避する必要があります。この制御方法は、ファンやポンプなどの省エネ型周波数変換器によく用いられています。