44. Принципы импульсного регулирования напряжения. Характер нагрузки импульсных преобразователей для электропривода постоянного тока. Параметры tр, t0, Ти, .

Нагрузка подключена к источнику U через ключевой элемент “к”, который замыкается и размыкается. Время замкнутого (t_р) и разомкнутого (t₀) состояний ключа можно автоматически изменять, воздействуя на него сигналами, поступающими из системы упр-ния “СУ”.К нагрузке будет приложено импульсное U, форма которого на рис б.

 = t_р + t₀ - период переключения ключа или время цикла регулирования;

 = 1/ - частота переключения ключа.

(t_р /) =  - коэф-т заполнения периода рабочим импульсом.

Изменяя , можно регулировать вых U на нагрузке.

Рассм-ся обратная вел-на q = (1/ ) = ( / t_р), которая наз-тся скважностью работы ключа.

Регулирование U в рассматриваемой схеме за счет изменения  можно рассматривать как широтно-импульсное регулирование U на нагрузке.

Возможны три способа регулирования напряжения:

1. Широтно-импульсное регулирование (ШИР), t_р - var, - const (чаще используется);

2.Частотно- импульсное регулирование (ЧИР), t_р - const, - var;

3.Широтно-частотное регулирование, когда t_р - var ,  - var.

Время рабочего импульса и время паузы связаны с  соотношениями: t_р =  t₀= (1- )

Часто нагрузка имеет активно- индуктивный характер и в составе нагрузки присутствует источник ЭДС. Поэтому предусмотрен обратный вентиль. Он обеспечивает непрерывность тока в нагрузке при разрыве цепи импульсным элементом (ключом).

На основании баланса энергии, выявим зависимость, между средним значением тока, напряжением питания U_пит , ЭДС нагрузки E_н и коэффициентом . Допущение: среднее и действующее значение тока в нагрузке равны ( место при идеальной сглаженности тока (если L_н = )).

Уравнение баланса поступающей в нагрузку из сети энергии за время одного рабочего импульса (t_р) и энергии, тратящейся в нагрузке за время . W_L - энергия, накапливаемая в индуктивности за время t_р. Этой энергии достаточно для поддержания тока в нагрузке, равного I за время паузы (t₀).

U_н I t_р = E_н I t_р + I² R_н t_р + W_L => W_L = E_н I t₀ + I² R_н t₀

Уравнение баланса энергии U_н I t_р = E_н I  + I² R_н  => U_н t_р = E_н  + I R_н 

Разделим на , тогда: U_н  = E_н + I R_н =>

связь переменной  с переменными I ,U_н ,E_н  = (E_н + I R_н )/ U_н

регулирование тока в цепи нагрузки можно осуществлять изменением  при неизменных R_н ,U_н ,E_н I = (U_н  - E_н )/ R_н

45. Тиристорные преобразователи частоты. Классификация. Двухзвенные пч с регулируемым напряжением (или током) в промежуточной цепи постоянного тока. Функциональная схема пч (с автономным инвертором).

Бывают: ПЧ с непосредственной связью нагрузки с питающим напряжением и двухзвенные ПЧ.

“+” полупроводниковых ПЧ - регулирование частоты вращения АД с КЗ ротором.

В основе ПЧ лежит ШИР (широтно-импульсная модуляция). Управляем U_m, (I_m ) или частотой изменения U_m, (I_m )

Преобразование Uс в выпрямленное U_d (или ток I_d ) осуществляется управляемым источником напряжения (УИН), или тока (УИТ).

Значение U_d или I_d на выходе УИ определяют задающим сигналом U_з.н. или U_з.т, который формируется функциональным преобразователем ФП в зависимости от частоты Выходные величины U_n, I_n, f_n управляются каналом частоты. ПЧ с АИН в качестве УИН - используется ТП U с малым внутренним сопр-ем, а => Uпит инвертора независимо от I нагрузки. При УИН полярность U_d не изменяется и U_d регулируется от 0 до U_{d max} . В режиме работы приемника эн (меняем направления I_d) УИН представляется реверсивным ТП с 2 комплектами вентильных групп (недостаток). ПЧ с АИТ: УИТ обеспечивает постоянство I_d независимо от скорости. При U_з.т. = const, I_d = const => УИТ в режиме источника тока, что достигается с помощью ОС и введением в цепь постоянного тока реактора с ↑ индуктивностью. В инверторном режиме работы УИТ, измененяем полярность Uвых УИ. Выполнено на нереверсивном ТП с 1 вентильной группой путем перевода в режим инвертора, ведомого сетью (измененяем с < 90 на значения > 90).

Анализ развития двухзвенных преобразователей частоты

1 этап двухзвенные ПЧ с амплитудным питающим регулированием, выполненных на тиристорах. АИ переключает U на ту или иную полярность. L- сглаживает ток, C фильтр.

“-“: неsin-ть тока, потребляемого из сети; неsin-ть вых. тока и неравномерность вращения двигателя при малых частотах, что ограничивает диапазон регулирования скорости и ↓ «сетевой» коэффициент мощности; U регулируется в тиристорах, а частота в АИ, т.к. фильтр затрудняет работу и ↓ быстродействие;.

2 этап по схеме: «неуправляемый выпрямитель–LC фильтр–транзисторный АИ с ШИМ Uвых». Для получения переменного U sin-ной формы, формируется последовательность импульсов малой длительности у основания синусоиды и широких импульсов вблизи амплитудного значения синусоиды - процесс модуляции (этим добиваются хороших энергетических показателей).

«-­­» рекуперации энергии в сеть нет. «+» регулируем U при малых значениях частоты.

3 этап решает вопросы энергосбережения на базе активных выпрямителей U - АВН.

В силовой цепи последовательно включены АВН, фильтр Ф и АИН. Силовые полупроводниковые элементы выпрямителя и инвертора, обладающие двусторонней проводимостью тока в виде ключей. АВН, выполненный по 3х мост сх, преобразует ~ Uсети (при f=const) на зажимах А₁, В₁ и С₁ в стабилизированное U_d на конденсаторе фильтра. 3хфазный мостовой АИН в режиме ШИМ преобразует =U в ~U на выходе АИН с заданной частотой. Двигатель – приемник эл.эн. формирует sin-ное U, изменяя ширину рабочих импульсо, f, U. Это обеспечивает благоприятную форму тока двигателя и равномерность его вращения в широком диапазоне скоростей. Если Есети > Е т.А.В.С., то эн. поступает в АВН, если Есети < Е т.А.В.С., то эн. отдается из АВН. Система позволяет регулировать коэффициент мощности, если он =1, то сдвига между I и U нет..