Преобразователь частоты или частотный преобразователь — это электронное или электромеханическое устройство, преобразующее переменный ток ( AC ) одной частоты в переменный ток другой частоты. Устройство также может изменять напряжение , но если оно это делает, то это не имеет отношения к его основному назначению, поскольку преобразование напряжения переменного тока осуществить гораздо проще, чем преобразование частоты.
Традиционно эти устройства представляли собой электромеханические машины, называемые мотор-генераторной установкой. [1] Также использовались устройства с ртутными дуговыми выпрямителями или вакуумными трубками. С появлением твердотельной электроники стало возможным создание полностью электронных преобразователей частоты. Эти устройства обычно состоят из выпрямительного каскада (производящего постоянный ток ), который затем инвертируется для производства переменного тока желаемой частоты. Инвертор может использовать тиристоры , IGCT или IGBT . Если требуется преобразование напряжения, трансформатор обычно включается либо во входную, либо во выходную цепь переменного тока, и этот трансформатор также может обеспечивать гальваническую развязку между входными и выходными цепями переменного тока. Батарея также может быть добавлена в цепь постоянного тока для улучшения работы преобразователя при кратковременных отключениях входного питания.
Преобразователи частоты различаются по мощности: от нескольких ватт до мегаватт.
Преобразователи частоты используются для преобразования большого объема электроэнергии переменного тока с одной частоты на другую, когда две смежные электросети работают на разных частотах сети .
Частотно-регулируемый привод ( ЧРП ) — это тип преобразователя частоты, используемый для управления скоростью двигателей переменного тока, например, насосов и вентиляторов. Скорость синхронного или асинхронного двигателя переменного тока зависит от частоты источника питания переменного тока, поэтому изменение частоты позволяет изменять скорость двигателя. Это позволяет изменять выход вентилятора или насоса в соответствии с условиями процесса, что может обеспечить экономию энергии.
Циклоконвертор также является типом преобразователя частоты. В отличие от VFD, который является косвенным преобразователем частоты, поскольку использует каскад AC-DC, а затем каскад DC-AC, циклоконвертор является прямым преобразователем частоты, поскольку не использует промежуточных каскадов .
Другое применение — в аэрокосмической и авиационной промышленности. Часто самолеты используют мощность 400 Гц, поэтому необходим преобразователь частоты 50 Гц или 60 Гц в 400 Гц для использования в наземном блоке питания, используемом для питания самолета, когда он находится на земле. Авиакомпании также могут использовать преобразователи для подачи тока в стену в воздухе пассажирам для использования с ноутбуками и т. п. Радиооборудование и боевые системы на военных кораблях ВМС также часто питаются от 400 Гц для снижения шума в сигнале постоянного тока после выпрямления.
В системах возобновляемой энергии преобразователи частоты являются важнейшим компонентом индукционных генераторов с двойным питанием ( DFIG ), используемых в современных ветровых турбинах многомегаваттного класса. [2]
Система HVDC может служить преобразователем частоты для больших нагрузок.
Преобразователь частоты может также относиться к гораздо менее мощной схеме, которая преобразует радиочастотные сигналы с одной частоты в другую частоту , особенно в супергетеродинном приемнике . См. смеситель частот . Схема обычно состоит из гетеродина и смесителя частот (аналогового умножителя), который генерирует сумму и разность частот от входа и гетеродина, из которых одна ( промежуточная частота ) потребуется для дальнейшего усиления, в то время как другие отфильтровываются . Тот же результат исторически достигался с помощью пентагридного преобразователя или триода и гексода в одной лампе , но может быть экономично реализован в транзисторных радиоприемниках с помощью одного транзистора, функционирующего как автоколебательный смеситель .