3218343723

19

10 W do 1 MW [235]. W ostatnich dekadach na przełomie XX i XXI w. opracowano i wprowadzono na rynek tranzystory mocy IGBT, MOSFET i SIT. Ich wysokie parametry napięciowo-prądowe oraz dynamiczne spowodowały przełom w technice przekształtnikowej wyższych częstotliwości. Istniejąca więc do niedawna luka w zakresie generacji napięć w przedziale częstotliwości kilkudziesięciu kiloherców oraz mocy kilkudziesięciu i więcej kilowatów [8], [23], [113], [115-117] została w pewnym sensie wypełniona. Nie jest to jednak powód do rezygnacji z poszukiwań innych, alternatywnych rozwiązań. Jednym z nich jest zaproponowany tutaj, hybrydowy układ przetwarzania częstotliwości, utworzony przez kaskadowe połączenie jego dwóch podstawowych stopni. Pierwszy, stanowi półprzewodnikowa przetwornica częstotliwości, a drugi, magnetyczny mnożnik częstotliwości (m.m.cz.). Ideę układu przedstawiono po raz pierwszy w Japonii w 1983 r. [17], [249]. Półprzewodnikowy falownik z wyjściem trójfazowym przetwarza częstotliwość sieciową napięcia wejściowego do wartości od kilku do 10 kHz. Następnie napięciem tym zasilany jest m.m.cz., który raz jeszcze zwielokrotnia częstotliwość od 3 do 9 razy w zależności od rodzaju użytego przetwornika magnetycznego. Wybór tego ostatniego determinuje zazwyczaj jednofazowy charakter odbiornika, a w przypadku potrajacza częstotliwości również możliwość zasilania odbiornika trójfazowego.

Proponowany układ, poprzez zastosowanie m.m.cz., eliminuje konieczność stosowania specjalnego transformatora dopasowującego do impedancji wzbudników indukcyjnych [13-15], które stanowią największy zespól odbiorników energii elektrycznej o podwyższonej częstotliwości i służą do nagrzewania metali przy hartowaniu, lutowaniu, topieniu czy innej obróbce plastycznej. Ze względów merytorycznych autor książki skoncentrował się i przedstawił w niej swoje analizy dotyczące jedynie drugiego tj. magnetycznego przekształtnika częstotliwości.

Przy jego konstruowaniu i podczas eksploatacji ujawniły się nowe problemy, które nie występowały w rozwiązaniach konwencjonalnych. Zachodzi mianowicie konieczność wyboru i zastosowania odpowiedniego materiału na rdzeń przetwornika przystosowanego do pracy w reżimie podwyższonej częstotliwości. Do niedawna, nie było to możliwe. Dynamiczny rozwój technologii materiałów magnetycznych znowu uplasował magnetyczne mnożniki w klasie nowoczesnych przekształtników. Dzięki temu i z racji ich licznych zalet jak: prostota budowy, pewność ruchu, symetryzacja obciążeń jednofazowych oraz relatywnie niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, obserwuje się ich przewagę nad innymi układami w wielu zastosowaniach.

Poruszane w niniejszej pracy problemy są aktualne nie tylko obecnie, ale nabierają szczególnego znaczenia w przyszłości. Rywalizacja i wyścig ku lepszym parametrom między przodującymi teraz materiałami półprzewodnikowymi a magnetycznymi trwa. Zdaniem autora, nawet w obliczu przegranej dla materiałów magnetycznych, warto poświęcić miejsce tej klasie przetworników, chociażby przez wzgląd, że są one klasyfikowane jako specjalne, bardziej skomplikowane