29. Тиристорные преобразователи частоты. Функциональная схема двухзвенных пч с амплитудным регулированием выходного напряжения. Условия рекуперации энергии в есть.

Главным “+” полупроводниковых ПЧ является возможность экономичного регулирования частоты вращения наиболее массового, дешевого и надежного асинх. электропривода с двиг., имеющим короткозамкнутый ротор. В ПЧ управлению подлежат две выходные координаты- амплитуда U, или тока нагрузки U_m, I_m и частота изменения U или тока f_n.

На рис 76 схема ПЧ с автономным инвертором (АИ). Преобразование Uс с неизменной, стандартной частотой и стандартным действующим напряжением в регулируемые по величине выпрямленные напряжение U_d или ток I_d промежуточной цепи осуществляется системой, которую можно назвать управляемым источником (УИ) соответственно, напряжения (УИН), или тока (УИТ).

Значение U_d или I_d на выходе УИ определяют задающим сигналом U_з.н. или U_з.т. При этом, за счет обратных связей по U или I, входящих в состав УИ, значения U_d или I_d яв-ся независимыми от колебаний Uс и изменения I нагрузки для U_d. Значения U_d и I_d являются входными величинами автономного инвертора. При этом автономный инвертор выполняется как инвертор напряжения (АИН) с выходными координатами U_n и f_n , если получает питание от управляемого источника U или как инвертор тока (АИТ) с выходными координатами I_n и f_n , если питание от управляемого источника I. Выходные величины U_n, I_n, f_n управляются каналом частоты, в состав которого входит система управления инвертором СУИ. В системе частотного управления АД каналы управления АИ и УИ взаимосвязаны. Задание на уровень U и тока УИ формируется с помощью функционального преобразователя ФП в зависимости от частоты. Основа- автономный инвертор, выполненный в двух вариантах, - как АИН, или АИТ. Для варианта ПЧ с АИН в качестве управляемого источника напряжения (УИН) используется ТП U с малым внутренним сопр-ем, что должно обеспечить постоянство Uпит инвертора независимо от I нагрузки. При значительном внутреннем сопротивлении ТП условие U_d = const обеспечено с помощью ”-“ обратной связи по U. Если УИ является источником U полярность U_d изменяться не должна. U_d должно регулироваться от нуля до U_{d max} . Перевести УИ в режим работы приемника эн - измененить направления тока I_d . Для этого УИ должен представлять собой реверсивный ТП с двумя комплектами вентильных групп. усложняет схему и исполнение ПЧ с АИН, что является его недостатком.

Для варианта ПЧ с АИТ управляемый источник должен обеспечивать постоянство вх. тока инвертора I_d независимо от скорости АД - нагрузки ПЧ. Ток I_d должен определяться только величиной U_з.т. на входе УИ. При постоянной величине U_з.т. условию I_d = const соответствует работа УИ в режиме источника тока, что достигается с помощью обратных связей и введением в цепь постоянного тока реактора с большой индуктивностью. Т.к направление тока I_d не должно изменяться, то для перевода УИ в инверторный режим работы, т.е. для рекуперации энергии в сеть, требуется изменение полярности Uвых УИ. Выполнено на нереверсивном ТП с одной вентильной группой путем перевода его в режим работы инвертора, ведомого сетью. Это, как известно, достигается изменением величины угла управления  со значений < 90 на значения > 90.

30. Анализ развития двухзвенных преобразователей частоты.

1 этап хар-ся освоением серийного производства и пром. исп. ДПЧ, выполненных по схеме «управляемый тир. выпрямитель–LC фильтр–автономный тир. инвертор U с принудительной коммутацией».(“-“: несинусоидальность вых. тока и неравномерность вращения двигателя при малых частотах, что ограничивает диапазон регулирования скорости, ограничение быстродействия, связанное с наличием силового фильтра в системе амплитудного регулирования выходного U, несинусоидальность тока, потребляемого из сети и низкий «сетевой» коэффициент мощности. Последнее обусловлено свойствами управляемого выпрямителя (УИ) с ест. ком. и фазовым управлением. (рис 78, наличие сглаживающего фильтра)

2 этап хар-ся разработкой двухзвеньевых полупроводниковых преобразователей частоты, выполненных по схеме: «неуправляемый выпрямитель–LC фильтр–транзисторный автономный инвертор с ШИМ Uвых» (рис.82). Если необходимо получить переменное U синусоидальной формы, оно формируется из последовательности импульсов малой длительности у основания синусоиды и широких импульсов вблизи амплитудного значения синусоиды (рис.83). При этом в звене пост I,U остается неизменным. Но выпрямитель не позволяет осуществлять работу электропривода с рекуперацией энергии в сеть, что ограничивает его возможности.

3 этап хар-ся помимо достоинств ДПЧ второго этапа решением вопросов энергосбережения. Эти вопросы решаются на базе ис-ия в звене пост. I выпрямителей на полностью управляемых полупроводниковых приборах. Эти выпрямители получили название активных выпрямителей. Структура силовых цепей двухзвенного ПЧ с активным выпрямителем напряжения (рис.84) . В силовой цепи последовательно включены акт. выпрямитель U(АВН), фильтр Ф и авт. инвертор U (АИН). Силовые полупроводниковые переключающиеся элементы выпрямителя и инвертора, обладающие двусторонней проводимостью тока, показаны в виде ключей. Выпрямитель АВН, выполненный по 3х мост сх, преобразует U питающей сети пер. I в стабилизированное U пост. тока U_d на конденсаторе фильтра. 3хфазный мостовой АИН работает в режиме ШИМ и преобразует это пост. U в пер. U на выходе АИН с требуемыми значениями частоты и амплитуды основной гармоники. Это обеспечивает благоприятную форму тока двигателя и равномерность его вращения в широком диапазоне скоростей. Активный выпрямитель выполняется по сх, идентичной сх инвертора и по существу представляет собой обращенный АИН, работающий в режиме ШИМ. Помимо функций преобразования эл.эн пер. U в пост, активный выпрямитель инвертирует пост. U фильтрового конденсатора U_d в импульсное U на своих зажимах пер. А₁, В₁ и С₁. Эти зажимы связаны с питающей сетью посредством буферных реакторов БР. В отличие от регулируемой рабочей (полезной) частоты U, которая создается в точках А, В, С, формируемая частота U на зажимах переменного тока активного выпрямителя U (точки А₁, В₁, С₁) постоянная и равна частоте питающей сети.

Как коммутатор тока активный выпрямитель U преобразует потребляемый из сети переменный, близкий к синусоидальному ток, в пульсирующий Iвых, содержащий постоянную и переменную составляющие. Пер. сост. замыкается через буферный конденсатор, который ограничивает пульсации U_d в звене пост I. Эти пульсации связаны и определяются переменной составляющей выходного тока АВН.