Режимы работы преобразователей переменного/постоянного тока с сетью

Функциональные возможности преобразователей

Создание полностью управляемых быстродействующих силовых электронных ключей сделало возможным импульсное управление токами и напряжениями и их модуляцию в преобразователях по любому заданному закону. Это принципиально изменило их функциональные возможности. До этого преобразователи на основе традиционных приборов с неполной управляемостью (тиристорах) использовались преимущественно для преобразования одного вида электроэнергии в другой, например переменного тока в постоянный и наоборот. При этом происходило искажение потребляемого из сети тока, и возникала дополнительная реактивная мощность. Импульсная модуляция в сочетании с возможностью работы преобразователей в четырех квадрантах комплексной плоскости (в выпрямительном и инверторном режиме с любым сдвигом фаз между током и напряжением сети) существенно расширили функциональные возможности преобразователей не только в части устранения сопутствующих негативных явлений, но и стали основой для разработки многофункциональных регуляторов качества электроэнергии [5,9]. В результате современная силовая электроника позволяет эффективно решать многие актуальные задачи электроэнергетики по экономии энергетических ресурсов и обеспечению информационной безопасности технических систем.

Преобразователи переменного/постоянного тока на основе полностью управляемых электронных ключей с реализацией ШИМ, но требуемому закону позволяют осуществлять [6]:

• • обеспечение синусоидальности потребляемых из сети токов в режимах выпрямления и напряжения на нагрузке в режимах инвертирования;
• • коррекцию коэффициента мощности потребителя, линии передачи электроэнергии или источника;
• • компенсацию реактивной мощности (индуктивного и емкостного характера в одном устройстве);
• • стабилизацию напряжения на нагрузке;
• • активную фильтрацию высших гармоник тока или напряжения в системе электроснабжения;
• • гибридную фильтрацию (активную в сочетании с традиционной пассивной) высших гармоник тока или напряжения в системе электроснабжения;
• • компенсацию асимметрии токов или напряжений в трехфазной системе электроснабжения посредством компенсации обратных и нулевых последовательностей токов или напряжений;
• • обмен электроэнергией требуемого качества между системой электроснабжения и различного вида накопителями энергии;
• • обеспечение эффективной интеграции альтернативных источников электроэнергии и общей системы электроснабжения;
• • повышение эффективности управления электроприводами и различными технологическими установками;
• • повышение эффективности использования транспорта с гибридным и электрическим приводом за счет повышения качества используемой и рекуперируемой электроэнергии.

Рассмотрим подробнее основные характеристики преобразователей персменного/иостоянного тока, выполненных на основе однофазных схем со свойствами преобразователей тока и преобразователей напряжения. Процессы в этих схемах подобны процессам, протекающим в каждой из фаз трехфазных преобразователей. Как отмечалось ранее, преобразователи переменного/постоянного тока разрабатываются преимущественно на средние и большие мощности в трехфазном исполнении для использования в электроэнергетике.