36. Использование активного выпрямителя напряжения (авн) в энергосберегающих системах электропривода.

энергосбережение 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..

Принцип работы АВН на примере однофазной схемы.

37. Пч с непосредственной связью нагрузки с сетью.

Данный класс ПЧ, получивший название “Непосредственные преобразователи частоты” (НПЧ), характерен однократным преобразованием энергии. Потребляемая из сети переменного тока электроэнергия с неизменными напряжением и частотой преобразуется в одном силовом устройстве в энергию переменного тока с регулируемыми по амплитуде и частоте напряжением и током нагрузки, в качестве которой служит 3-х фазный двигатель. В структурном отношении НПЧ весьма прост, его основу составляет реверсивный ТП постоянного напряжения. Если изменять управляющее напряжение ТП по синусоидальному закону с определенной частотой, то на выходе преобразователя получим выпрямленную ЭДС, синусоидально изменяющуюся с той же частотой и приложенную к однофазной нагрузке переменного тока. Изменяя частоту и амплитуду управляющего сигнала, будем изменять соответственно частоту и амплитуду выходной ЭДС. Очевидно, что для 3-х фазной нагрузки потребуется три комплекта реверсивных ТП, работающих с синхронизированным сдвигом фаз в 120 по выходной частоте НПЧ. Рассмотрим принцип работы НПЧ с естественной коммутацией на примере трехфазно- однофазной схемы (рис 82).

Изменением угла  можно регулировать выходное напряжение. Для исключения постоянной составляющей в напряжении на нагрузке время работы катодной и анодной групп должно быть одинаковым. На рис 83 представлена диаграмма выходного напряжения при активной нагрузке.

Из диаграммы видно, что тиристоры катодной группы вступают в работу только после спада до нуля полуволны напряжения, формируемой анодной группой, и наоборот. Это объясняется тем, что тиристор находится во включенном состоянии до тех пор, пока ток, протекающий через него (в рассматриваемом случае ток совпадает по фазе с напряжением), ни спадет до нуля.

38. Импульсные преобразователи постоянного напряжения на тиристорах. Схемы и способы управления шип.

В основе работы импульсных преобразователей лежит следующий принцип. Предположим, что нагрузка подключена к источнику напряжения через ключевой элемент “к”, который периодически замыкается и размыкается.

Схема понижающего импульсного преобразователя постоянного напряжения. Время замкнутого (t_р) и разомкнутого (t₀) состояний ключа можно автоматически изменять, воздействуя на него сигналами, поступающими из системы управления “СУ”. В результате к нагрузке будет приложено импульсное напряжение, форма которого соответствует диаграмме, представленной на рис 64б. где U_d - среднее значение напряжения на нагрузке;  = 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. Регулирование напряжения в рассматриваемой схеме за счет изменения коэффициента  можно рассматривать как широтно-импульсное регулирование напряжения на нагрузке. Возможны три способа регулирования напряжения: Широтно-импульсное регулирование (ШИР), когда время t_р - переменное, а частота - постоянная; Частотно- импульсное регулирование (ЧИР), когда время t_р - постоянное, а частота - переменная; Широтно-частотное регулирование, когда время t_р и частота  - переменные.

Схема ШИР. Время рабочего импульса и время паузы связаны с  соотношениями: t_р =  , t₀= (1- ) Уравнение баланса энергии: при замкнутом ключе U_н I t_р = E_н I t_р + I² R_н t_р + W_L ; при разомкнутом ключе W_L = E_н I t₀ + I² R_н t₀. Подставим первое уравнение во второеьU_н I t_р = E_н I  + I² R_н  ; U_н t_р = E_н  + I R_н . Разделим левую и правую части на , тогда: U_н  = E_н + I R_н

Повышающий импульсный преобразователь.

38.1.Схема ШИП. Способы управления ШИП. Упрощенная принципиальная схема широтно-импульсного преобразователя (ШИП) представлена на рис 68. Она содержит четыре ключа ТК1 - ТК4. В диагональ моста, образованного силовыми ключами, включена нагрузка. Питание ШИП осуществляется от источника постоянного тока . Способы управления ШИП: симметричный способ управления. При этом способе в состоянии одновременного переключения находятся все четыре силовых ключа моста, а напряжение на выходе ШИП представляет собой знакопеременные импульсы, длительность которых регулируется входным сигналом. «+» является простота реализации и отсутствие зоны нечувствительности в регулировочной характеристике. «-» является знакопеременное напряжение на нагрузке и в связи с этим повышенные пульсации тока в якоре двигателя. Несимметричное управление представлено на рис 70а) В этом случае переключаются силовые ключи ТК3 и ТК4 , ТК1 постоянно открыт, ТК2 постоянно закрыт. Силовые ключи ТК3 и ТК4 переключаются в противофазе. При включенных ТК1 и ТК4 формируется напряжение, поступающее на якорь двигателя. Одновременное включение ТК1 и ТК3 необходимо при рекуперации энергии в сеть. Это происходит при включенных ТК1 и ТК4, когда E_дв >U_n . Ток проходит по обратным диодам этих ключей. Когда же выключается ТК4 и включается ТК3, ток не прерывается, он течет по пути: -левая щетка двигателя М - обратный диод ключа ТК1- ключ ТК3 - правая щетка двигателя- якорь двигателя. «-» является то, что загрузка ключей рабочим током неодинакова. Этот недостаток устранен при поочередном управлении, временные диаграммы которого изображены на рис 71а). Здесь при любом знаке входного сигнала в состоянии переключения находятся все четыре силовых ключа, частота переключения каждого из них в два раза меньше частоты напряжения на выходе. Чем ниже частота переключения силовых ключей, тем ниже дополнительные потери мощности в них, т.е. пониженная частота переключения силовых элементов является достоинством ШИП.