Amélioration des convertisseurs à semi-conducteurs dans les systèmes d'entraînement électrique automatisés

Des dispositifs à semi-conducteurs de puissance et des convertisseurs basés sur ceux-ci sont en cours de développement dans les domaines prioritaires suivants :

• améliorer les caractéristiques des dispositifs semi-conducteurs de puissance ;

• étendre l'utilisation des modules d'alimentation intelligents ;

• optimisation des schémas et des paramètres des convertisseurs, permettant de garantir les caractéristiques techniques et les indicateurs économiques nécessaires des entraînements électriques ;

• amélioration des algorithmes de commande numérique directe des convertisseurs.

Actuellement, les convertisseurs de puissance sont fabriqués sur la base d'éléments de puissance à semi-conducteurs sous la forme de redresseurs contrôlables, d'onduleurs de tension et de courant autonomes, d'onduleurs de réseau, etc.convertisseurs de fréquence avec une connexion directe au réseau.

Les types de convertisseurs utilisés et de dispositifs de filtrage compensateur sont déterminés par le type de moteur électrique, les tâches de commande, la puissance, la plage de commande de coordonnées requise, la nécessité de restituer de l'énergie au réseau, l'influence des convertisseurs sur le réseau électrique.

Les solutions de circuit convertisseur restent traditionnelles dans les variateurs CC et CA. Compte tenu des exigences croissantes en matière de caractéristiques énergétiques des entraînements électriques et de la nécessité de réduire leur impact négatif sur le réseau électrique, des convertisseurs sont en cours de développement qui offrent des moyens économiques de contrôler les équipements technologiques.

Les changements dans les circuits de puissance des convertisseurs à semi-conducteurs sont principalement associés à l'apparition et à l'utilisation généralisée de nouveaux dispositifs - puissants transistors à effet de champ (MOSFET), IGBT (IGBT), thyristors à verrouillage (GTO).

Actuellement, les directions de développement suivantes des convertisseurs statiques peuvent être distinguées :

• élargir la gamme de dispositifs à semi-conducteurs entièrement contrôlés (transistors - jusqu'à 2 MW, thyristors - jusqu'à 10 MW);

• Distribution méthodes de modulation de largeur d'impulsion (PWM)

• application des principes de bloc de construction de convertisseurs basés sur des modules hybrides silos unifiés basés sur des transistors et des thyristors;

• la capacité de réaliser des convertisseurs de courant continu et alternatif et leurs combinaisons sur une base structurelle.

Dans les entraînements électriques à courant continu, en plus des redresseurs contrôlés, des systèmes avec des redresseurs non contrôlés et des convertisseurs de largeur d'impulsion sont utilisés pour obtenir un fonctionnement à grande vitesse. Dans ce cas, un dispositif de compensation de filtre peut être rejeté.

Convertisseurs d'occasion pour la commande de moteurs à aimants permanents contiennent un redresseur contrôlé et un onduleur autonome contrôlé par les signaux du capteur de position du rotor.

Les systèmes de contrôle de fréquence pour moteurs asynchrones utilisent principalement des onduleurs de tension. Dans ce cas, en l'absence de récupération d'énergie, un redresseur non contrôlé peut être utilisé dans le réseau, ce qui donne le circuit convertisseur le plus simple.La possibilité d'utiliser des dispositifs entièrement contrôlables et PWM rend ce schéma largement utilisé dans une large plage de puissance.

Les convertisseurs avec onduleurs de courant, considérés jusqu'à récemment comme les moteurs électriques les plus simples et les plus pratiques à piloter, sont actuellement d'un usage limité par rapport aux autres types de convertisseurs.

Les convertisseurs de fréquence contenant un redresseur non contrôlé et un onduleur piloté par le réseau et formant la base d'une cascade de vannes d'induction sont utilisés dans les entraînements haute puissance avec une plage de contrôle de vitesse limitée.

Les convertisseurs de fréquence puissants avec connexion directe au réseau dans les machines à double alimentation et dans le contrôle des moteurs asynchrones ou synchrones à basse vitesse ont une certaine perspective.

Les convertisseurs à semi-conducteurs modernes utilisés dans les systèmes d'entraînement électriques automatisés couvrent une plage de puissance allant de centaines de watts à plusieurs dizaines de mégawatts.

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