Преобразователи частоты

Введение

1 Критерии выбора частотного преобразователя. Одним из основных критериев при выборе преобразователя частоты является правильно определить тип нагрузки на валу электродвигателя, это позволяет не только обеспечить долговременную и безотказную работу всей системы, но и ряде случаев сэкономить на частотнике, так как для определенных типов нагрузки существуют специализированные серии частотных преобразователей. Специализированные серии призваны решать узкий круг задач, но при этом в них отсутствует избыточный функционал, что позволяет снизить их стоимость и расходы на обслуживание. К таким серия можно отнести преобразователи частоты EI-P7012, серия носит названия «насосной», но в виду схожести характеристик, идеально подходит для использования не только с насосным типом нагрузки, а также с вентиляторным и компрессорным типами.

Общепромышленная серия частотных преобразователей обеспечивает, управление практический всеми типами нагрузки и имеет высокий запас отказоустойчивости. Кроме этого имеет более высокие функциональные возможности управления и настройки. К таким сериям относится преобразователи частоты EI-7011. В дополнение к вышесказанному преобразователи серии EI-7011 умеют создавать тормозной крутящий момент до 100% от номинального, что позволяет быстро затормозить и поменять направление вращения, эта возможность чрезвычайна важна при автоматизации, к примеру, станков или конвейеров.
Векторный и скалярный тип управления. При скалярном типе управления изменяется частота и амплитуда питающего напряжения по принципу U/f=const. Нет необходимости напрягать читателя математическим изложением тонкостей работы этого метода, для успешной реализации пользователю необходимо знать, прежде всего, о недостатках. Во-первых, это провал развиваемого двигателем момента на частотах близких к нулю, во-вторых, при отсутствии датчика скорости вращения невозможно регулировать скорость вращения двигателя, нельзя регулировать момент на валу. К достоинствам метода можно отнести простату и относительную дешевизну его реализации, а так же возможность управлять несколькими приводами одновременно. Скалярное управление является достаточным для большинства общепромышленных механизмов, при этом максимальный диапазон скорости вращения при этом методе достигает до 1:40.
Более прогрессивным методом управления является – векторный, в котором для управления моментом изменяется амплитуда и фаза статорного тока (вектор тока). Различают векторный тип с датчиком обратной связи и без датчика обратной связи. Для управления вектором тока, необходимо знать точное положение ротора в любой момент времени. Узнать это положение можно при помощи датчика скорости (инкрементальный энкодер), либо путем вычислений по имеющимся характеристикам тока и напряжения статорных обмоток. Серия преобразователей частоты EI-9011 обеспечивает полное векторное управление с возможностью подключения датчика скорости, что позволяет управлять как скоростью, так и моментом, обеспечивать точное поддержание, либо скорости при динамически изменяемом моменте на валу двигателя, либо момента при динамически изменяемой скорости вращения. Преобразователи этой серии предназначены для решения самых сложных задач управления приводом. Преобразователи частоты серии E3-9100 имеют векторный тип управления без датчика обратной связи. Серия призвана заменить более дорогую EI-9011 там, где это возможно. При диапазонах изменения скорости вращения менее 1:100 и не высоких требованиях к точности поддержания скорости, применение серии E3-9100 более оправдано и позволит существенно сэкономить.
2 Обоснование мощности и типа электрических двигателей и частотных преобразователейРегулирование технологических координат с высокой статической и динамической точностью требует от электропривода дополнительного запаса по его динамической мощности. Последняя должна выбираться с учетом его реальных нагрузочных диаграмм, включая и динамические составляющие моментов, связанные с изменением приведенного к валу электродвигателя момента инерции. При модернизации электропривода, связанной с заменой одного типа привода на другой, следует учитывать и разницу в перегрузочных способностях по току, моменту и моментах инерции заменяемых электродвигателей. Наиболее актуальны эти замечания для приводов, работающих в повторно-кратковременных режимах работы и на валу которых по технологии рабочей установки имеют место скачкообразные изменения нагрузок.
Распространенной ошибкой является выбор мощности частотного преобразователя питающего электродвигатель по реальной эксплуатационной мощности этого же двигателя в разомкнутой системе управления. При этом из-за ограничения максимально допустимого тока преобразователя возникает проблема обеспечения требуемых динамических показателей привода при введении обратных связей по регулируемым координатам.
Выбор частотных преобразователей на технологическую мощность привода, заметно меньшую номинальной установленной мощности электродвигателя, усугубляет и проблему автоматической идентификации значений его параметров и параметров регуляторов системы управления электроприводом с помощью встроенного в преобразователи их программного обеспечения. При несовпадении предварительно установленных граничных значений параметров двигателя близкого по мощности преобразователю его программное обеспечение либо указывает на невозможность идентификации параметров электродвигателя и блокирует работу преобразователя совместно с двигателем, либо вносит заметные погрешности в свою математическую модель двигателя, на основе которой вычисляются режимы работы и ограничения переменных электропривода. В итоге динамические показатели и эксплуатационная надежность электропривода снижаются.
При выборе частотных преобразователей, работающих в регулируемом электроприводе с высоко динамичными и повторно-кратковременными режимами, не редко игнорируется необходимость обеспечения рекуперации энергии со стороны электродвигателя в питающую сеть, либо на активную нагрузку. Такие преобразователи должны иметь либо двухсторонний обмен энергией между двигателем и питающей преобразователь сетью (ПЧ с непосредственной связью, на основе автономных инверторов тока, с блоком рекуперации на входе инвертора), либо иметь дополнительный резистор для сброса на него рекуперируемой энергии. Создание многодвигательного привода с единой шиной постоянного тока для питания инверторов ПЧ и установкой общего инвертора постоянного тока на неполную суммарную мощность привода способствует решению подобной проблемы. Понятно, что стоимость таких преобразователей возрастает, но технология работы установок и особенно требования их экстренного останова при аварийных режимах или опасности жизнедеятельности обслуживающего персонала вынуждает идти на дополнительные затраты.
Регулирование скорости привода переменного тока отражается и на ухудшении условий охлаждения электродвигателей с самовентиляцией при уменьшении их скорости. Российская электротехническая промышленность, к сожалению, отстает от производства специальных машин переменного тока при их питании от управляемых ПЧ. В итоге это заставляет либо увеличивать установленную мощность двигателей, либо решать в экстренных ситуациях проблему их дополнительного охлаждения.
Одна из особенностей питающих сетей крупных металлургических комбинатов России связана с тем, что их номинальное напряжение достигает 10 кВ. Это создает заметные трудности при замене нерегулируемого электропривода переменного тока на регулируемый, поскольку в отечественной промышленности отсутствует выпуск ПЧ с выходным напряжением до 10 кВ. Актуальность их создания весьма велика.
Для мощных технологических установок, где окружающая среда отличается повышенной влажностью или наличием токопроводящих Частиц, наметилась тенденция заказа со стороны эксплуатационного персонала низковольтного исполнения электропривода. Подобное решение способствует заметному снижению эксплуатационных затрат на его обслуживание при увеличении надежности и безопасности электрооборудования.
3 Согласование преобразователей частоты с питающей их сетью и электродвигателями. Возможность резких колебаний и искажений напряжения и тока питающей преобразователи сети из-за коммутационных режимов (включении и отключении питающего преобразователь трансформатора, коммутации вентилей и т.п.) заставляет принимать специальные защитные меры по ограничению их влияния на работу преобразователя и системы его управления. К числу подобных мер относятся установка на входе преобразователя силовых токоограничивающих реакторов, защитных RC-цепей или варисторов. Актуальность обоснования и выбора их параметров сохраняется и до сих пор.
Особенно это проявляется при замене отечественных преобразователей на преобразователи иностранных фирм, когда сохраняются питающая сеть со всеми реальными для нее отклонениями напряжения и основные силовые элементы отечественного производства (трансформаторы, коммутационная аппаратура, электродвигатели) с параметрами (индуктивностью, емкостью, временем коммутации и т.п.), отличающимися от зарубежных.
Наличие промежуточного повышающего трансформатора на выходе ПЧ для питания электродвигателя с более высоким напряжением на статоре, чем выходное напряжение преобразователя, создает ряд проблем, связанных с дополнительным нагревом этого трансформатора из-за высокочастотных составляющих выходного тока преобразователя, с первоначальным пуском двигателя и выбором начальной частоты и выходного напряжения преобразователя. Они усиливаются для технологических установок с активным моментом сил сопротивления и требующих по технологии применения структур векторного управления электроприводом.
Внедрение ПЧ с широтно-импульсной модуляцией его выходного напряжения сопровождается усилением требований к состоянию изоляции силовых цепей элементов электропривода и возможности использования старых кабелей связи при реконструкции привода. Высокочастотные составляющие выходного напряжения преобразователей вынуждают устанавливать на их выходе либо дополнительные фильтры, либо ограничивать длину кабельных линий между преобразователем и двигателем для ограничения перенапряжений на силовых полупроводниковых ключах преобразователя. Заметно возросла и актуальность контроля изоляции силовых цепей электропривода с помощью специализированных устройств.
Для привода ряда механизмов (насосов, компрессоров, дутьевых вентиляторов и т.п.) по технологическим и экономическим соображениям часто закладываются требования управляемого пуска асинхронного двигателя до его номинальной скорости с последующим подключением двигателя на питающую сеть, или обратно от сети к ПЧ для управляемого режима торможения. Такие переключения могут сопровождаться заметными и, часто недопустимыми, изменениями тока в силовой цепи питания и скорости двигателя. Особенно это сказывается при больших нагрузках и малых моментах инерции привода, Для подобных режимов работы электропривода используется способ переключения с "перекрытием", когда асинхронный двигатель кратковременно подключается и к сети и к преобразователю частоты одновременно. При этом для достижения равенства частоты, амплитуды и синфазности выходного напряжения преобразователя с напряжением питающей сети в системе управления ПЧ должен предусматриваться специальный блок синхронизации, а для ограничения уравнительных токов между ПЧ и сетью устанавливаться разделительный дроссель.
Для регулируемого электропривода подъемно-транспортных механизмов (кранов, слитковозов и т.п.) могут возникать проблемы, связанные с кратковременными прерываниями тока в силовых цепях подключения статорных обмоток асинхронного электродвигателя к выходу ПЧ посредством контактных проводов (троллеев) через скользящие токосъемники, При работе ПЧ со скалярной системой управления координатами электродвигателя подобное прерывание тока лишь в одной его фазе не приводит к аварийным режимам и останову привода. При длительном прерывании тока в одной фазе электродвигателя из-за асимметрии его напряжения питания увеличиваются потери в двигателе и, при нагрузке на его валу, уменьшается частота вращения. В итоге ПЧ будет отключен со стороны защиты двигателя по превышению его температуры. При работе ПЧ с векторной системой управления координатами электродвигателя кратковременное прерывание тока в одной из фаз вызывает аварийное отключение привода и его останов. Кратковременное двухфазное прерывание питания электродвигателя в скользящих токосъемниках приводит, как правило, к отключению преобразователя по его максимально-допустимому току при последующем восстановлении питания двигателя, Для подобных режимов необходимо в программное обеспечение системы управления преобразователем включать либо возможность его автоматического повторного включения или “самоподхвата", при котором используется кинетическая энергия вращения ротора двигателя.
4 Принцип работы ПЧ. В инверторе осуществляется преобразование постоянного напряжения ud в трехфазное (или однофазное) импульсное напряжение u и изменяемой амплитуды и частоты. По сигналам системы управления каждая обмотка электрического двигателя подсоединяется через соответствующие силовые транзисторы инвертора к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Длительность подключения каждой обмотки в пределах периода следования импульсов модулируется по синусоидальному закону. Наибольшая ширина импульсов обеспечивается в середине полупериода, а к началу и концу полупериода уменьшается. Таким образом, система управления обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) напряжения, прикладываемого к обмоткам двигателя.Амплитуда и частота напряжения определяются параметрами модулирующей синусоидальной функции.
 При высокой несущей частоте ШИМ (2 … 15 кГц) обмотки двигателя вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр. Поэтому в них протекают практически синусоидальные токи.
 В схемах преобразователей с управляемым выпрямителем (1) изменение амплитуды напряжения uи может достигаться регулированием величины постоянного напряжения ud, а изменение частоты – режимом работы инвертора.
 При необходимости на выходе автономного инвертора устанавливается фильтр (4) для сглаживания пульсаций тока. (В схемах преобразователей на IGBT в силу низкого уровня высших гармоник в выходном напряжении потребность в фильтре практически отсутствует.)
 Таким образом, на выходе преобразователя частоты формируется трехфазное (или однофазное) переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды (вых = var, f вых = var).
5 Структурная схема ПЧ со скалярным и векторным управлением
Общая функциональная схема векторного управления
Общая блок-диаграмма высокопроизводительной системы управления скорости бесщеточного двигателя переменного тока показана на рисунке выше. Основой схемы являются контуры контроля магнитного потокосцепления и момента вместе с блоком оценки, который может быть реализован различными способами. При этом внешний контур управления скоростью в значительной степени унифицирован и генерирует управляющие сигналы для регуляторов момента М* и магнитного потокосцепления Ψ* (через блок управления потоком). Скорость двигателя может быть измерена датчиком (скорости / положения) или получена посредством оценщика, позволяющего реализовать бездатчиковое управление.
Функциональная схема скалярного частотного управления скоростью асинхронного двигателя
6 Особенности работы ПЧ со скалярным и векторным управлением. При работе асинхронного электродвигателя от скалярного частотного преобразователя напряжение на двигателе понижается линейно с понижением частоты. Это происходит из-за того, что применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ), при которой отношение действующего напряжения к частоте является константой во всем диапазоне регулирования.
Вольт-частотная (вольт-герцовая) рабочая характеристика ПЧ будет линейной, пока напряжение на возрастет до предела, определяемого напряжением питания преобразователя. Скалярное управление не позволяет двигателю развить требуемую мощность на низких частотах (мощность зависит от напряжения), и момент на валу сильно падает.
Существует множество задач, когда нужно обеспечить заданную частоту вращения, и описанный недостаток становится очень актуальным. В таких случаях применяют векторное частотное управление, при котором контроллер вычисляет напряжение, необходимое для поддержания момента, обеспечивающего стабильную частоту. В отличие от скалярного режима, здесь происходит «умное» управление магнитным потоком ротора.
Векторное управление асинхронным двигателем особенно актуально на низких частотах – ниже 10 Гц, когда рабочий момент двигателя сильно падает. Кроме того, данный метод позволяет держать стабильную скорость (с предсказуемым линейным изменением) при разгоне. Это достигается за счет получения высокого пускового момента вплоть до выхода двигателя на режим.
Важно и то, что при векторном управлении происходит сбережение электроэнергии (в некоторых случаях – до 60%), поскольку большую часть времени частотный преобразователь передает в двигатель ровно столько энергии, сколько необходимо для поддержания заданной скорости.
Различают два вида векторного управления — без датчика скорости (без обратной связи, или бессенсорное) и с обратной связью, когда в качестве датчика, как правило, используется энкодер.
7 Входное и выходное напряжение ПЧ. Преобразователи частоты состоят из выпрямителя (выпрямительного моста), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный требуемой частоты и амплитуды. Выходные транзисторы (IGBT) переключаются по сложному алгоритму (используется режим, так называемой, широтно-импульсной модуляции – ШИМ). Выходное напряжение формируется из «вырезанных» участков напряжения звена постоянного тока. Как правило, преобразователь этим импульсным напряжением обеспечивает питание электродвигателя.
За счет использования частотного регулирования появляется возможность управлять производительностью технологического оборудования, что положительно сказывается на его функциональности и показателях энергоэффективности, а также надежности работы. В случае, если кабель соединяющий преобразователь и двигатель имеет значительную длину, то из-за электрической емкости этого кабеля возникают импульсы выходного тока. Для защиты преобразователя от этих импульсов между ним и двигателем иногда ставят дроссель.
Преобразователи частоты при своей работе создают токи высших гармоник в питающей сети, что приводит к ухудшению качества электроэнергии. Для защиты сети от  электромагнитных помех, возникающих из-за работы силовых транзисторов, на входе преобразователя устанавливают фильтр электромагнитной совместимости (EMC). Если сеть питания «засорена» коммутационными выплесками напряжения, а также для снижения эффективного значения питающего тока во входной силовой цепи преобразователя устанавливается сетевой дроссель переменного тока.
8 Форма выходного напряжения ПЧ. Силовой трехфазный импульсный инвертор преобразователя частоты состоит из шести транзисторных ключей (IGBT-транзисторы). Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение необходимой частоты и амплитуды посредством управления силовыми ключами. Амплитуда, частота и фазность выходного напряжения формируется начальным временем, степенью и продолжительностью открытия того или иного ключа инвертора. Подобное решение позволяет формировать выходной сигнал аппроксимированной синусоидальной формы с минимальными искажениями.
Транзисторная схема импульсного инвертора значительно превосходит устаревшую тиристорную схему по причине более высокой частоты переключения .
Электрическая схема преобразователя частоты
Недостатком подобных преобразователей частоты является аппроксимированная синусоида на выходе по каждой фазе, т.к. для формирования выходного сигнала используется ШИМ – широтно-импульсная модуляция. В спектре сигнала содержатся гармонические составляющие высших порядков (помехи) относительно основной частоты, которые пагубно влияют на работу оборудования чувствительного к электромагнитным помехам, вызывают некоторые потери в электродвигателе, при этом двигатель издает характерный высокочастотный звук.
9 Перегрузочная способность преобразователей частоты. Данный параметр всегда описан в документации к преобразователям частоты. Перегрузочная способность, как правило, дается в % за 1 минуту. Iнпч – это номинальный длительный ток, который может выдавать преобразователь частоты. Но кроме этого он может давать кратковременно ток больше номинала. Это нужно при разгоне электродвигателей при номинальной нагрузке. В характеристиках к преобразователям частоты всегда идет такой параметр Iмах 60с – максимальный выдаваемый преобразователем частоты ток в течении 60 секунд (1 минуты). Так вот перегрузочная способность в % равна Iмах 60с /Iнпч. При выборе преобразователя частоты необходимо учитывать следующие значение перегрузочной способности:
Насосы, вентиляторы  - 110-120%
Прочие механизмы, механизмы общепромышленного назначения, - 140- 150%
Тяжелые механизмы, подъемники, лифты – 150%-200%
10 Интерфейсы подключения. Простейшим интерфейсом, которым можно реализовать управление преобразователем частоты насосной установки, являются дискретные входы/выходы.
Дискретные входы у преобразователей частоты предназначены для подачи команд пуска и останова двигателя, изменения режимов работы преобразователя, переключения на работу с фиксированными скоростями вращения, плавного регулирования скорости насоса.
К дискретным выходам преобразователя частоты относятся релейные и транзисторные выходы, предназначенные для выдачи логических сигналов о неисправности преобразователя, достижении заданной частоты, достижении предела по току, подачи команды для включения дополнительных нерегулируемых насосов.
Большинство простейших задач управления насосами вполне могут быть решены с применением только дискретных управляющих сигналов. Так, например, система поддержания уровня с применением поплавковых датчиков верхнего, нижнего и аварийного уровней, а также элементов сигнализации о переливе либо сухом ходе насоса решается с помощью простейшего преобразователя частоты Lenze серии ESMD.
Схематический вид установки для подкачки воды в бак представлен на рисунке:
11 Способность ПЧ создавать тормозной крутящий моментПри снижении скорости кинетическую энергию двигателя и механизма нужно куда-то деть. Преобразователи, способные вернуть эту энергию в сеть, обычно существенно дороже, и без особой необходимости их приобретение вряд ли оправдано. Обычно используется специальный модуль, отводящий энергию на внешний тормозной резистор. Как определить необходимость данного модуля? Возможно, обычное снижение скорости выбегом окажется достаточным (насосы, транспортеры).
Кроме того, преобразователь частоты может реализовать динамическое торможение, при этом двигатель переходит в генераторный режим, и излишняя энергия идет на нагрев двигателя и радиаторов преобразователя (такое торможение часто применяется на тяжелых вентиляторах). Останов при этом происходит значительно быстрее, но возможности рассеяния тепла не безграничны. Если рассеять энергию таким образом не удается (например, в подъемных механизмах), следует применить тормозной модуль и тормозной резистор. Трудность выбора заключается в том, что определить оправданность применения тормозного модуля на этапе проектирования довольно трудно.
Поэтому чаще всего применяется экспертная оценка его необходимости. Решение упрощается тем, что в большинстве современных преобразователей частоты тормозной модуль либо встроен в стандартной комплектации, либо может быть приобретен и подключен отдельно, уже после установки преобразователя. Тормозной резистор всегда покупается и устанавливается отдельно, следует только выбрать его сопротивление и мощность в соответствии с параметрами тормозного модуля и требуемой мощностью торможения.
12 Сравнительный анализ существующих ПЧПервые модели имели однокомплектный управляемый выпрямитель, что не позволяло рекуперировать энергию в сеть в тормозных режимах двигателя. Последующая модификация ПЧ предусматривала применение    двухкомплектного управляемого выпрямителя для реализации режима рекуперации. Применялись более совершенные схемы принудительной коммутации автономного инвертора, реализующей режим 1800 управления с улучшенной формой выходного напряжения. Наряду с ПЧ на базе инвертором напряжения развивались ПЧ с инверторами тока. Существенным преимуществом таких преобразователей, является возможность получения режима рекуперации при помощи однокомплектного управляемого выпрямителя [8].
Основной недостаток таких преобразователей является несинусоидальность выходного тока и неравномерность вращения двигателя при малых частотах, что ограничивает диапазон регулирования скорости, ограничения быстродействия, связанное с наличием силового фильтра в канале амплитудного регулирования величины выходного напряжения. Несинусоидальность тока, потребляемого из сети и низкий «сетевой» коэффициент мощности, что обусловлено свойствами управляемого выпрямителя с естественной коммутацией и фазовым управлением.                                                                                                                            
   Второй этап характеризуется разработкой новых двухзвенных полупроводниковых преобразователей, выполненных по схеме «неуправляемый выпрямитель – LC фильтр – тиристорный либо транзисторный автономный инвертор  с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения» (рис.3.2.) Система управления содержит трехфазный ведущий генератор ВГ гармонических колебаний и высокочастотный генератор пилообразного развертывающего напряжения ГПН. Частота и амплитуда ВГ задается напряжениями с потенциометра или из СУ ЭП. Каждое гармоническое напряжение ВГ суммируется с развертывающим напряжением ГПН и подается на нуль-орган НО. Знакопеременные напряжения, которые получаются на выходе нуль-органов, управляют силовыми вентилями, обычно транзисторами, через УМ. Выходное напряжение повторяет двухполярное напряжение нуль-органа, но имеет большую величину и мощность. Передний фронт должен задерживаться.
Здесь за счет усложнения алгоритма переключения силовых ключей на инвертор возложена задача регулирования не только частоты, но и амплитуды основной гармоники напряжения на выходе преобразователя при постоянном напряжении в звене постоянного тока. Переход от амплитудно-импульсного к широтно-импульсному способу формирования и регулирования выходного напряжения существенно изменил свойства ПЧ. Это заключается в следующем.
Существенно приблизилась к синусоидальной форма выходного тока и соответственно улучшилась равномерность вращения двигателя, расширился диапазон регулирования скорости.
Значительно повысилось быстродействие электропривода, т.к. силовой фильтр на выходе нерегулируемого выпрямителя оказывается фактически исключенным из каналов регулирования параметров выходного напряжения преобразователя.
Существенно улучшился коэффициент мощности преобразователя как потребителя энергии.
 Однако к недостаткам таких преобразователей является недостаточная проработка некоторых вопросов энергосбережения, качества электропотребления и электромагнитной совместимости преобразователей.     
  Третий этап характеризуется решением этих недостатков на базе использования, в звене постоянного тока выпрямителей с принудительной коммутацией, получивших название активных выпрямителей. В силовой цепи таких преобразователей последовательно включены активный выпрямитель напряжения «АВН», фильтр Ф и автономный инвертор напряжения АИН. Силовые полупроводниковые переключающие элементы выпрямителя и инвертора, обладающие полной управляемостью и двусторонней проводимостью тока, условно показаны в виде ключей.  Выпрямитель выполнен по трехфазной мостовой схеме, преобразует напряжение питающей сети переменного тока в стабилизированное напряжение постоянного тока Ud на конденсаторе фильтра.
Трехфазный мостовой АИН работает в режиме широтно-импульсной модуляции «ШИМ» и преобразует это постоянное напряжение в переменное напряжение на выходе с требуемыми значениями частоты и амплитуды основной гармоники. Это обеспечивает благоприятную форму тока двигателя и равномерность его вращения в широком диапазоне скоростей.
Активный выпрямитель по существу представляет собой обращенный АИН, также работающий в режиме ШИМ.
Как коммутатор тока активный выпрямитель преобразует потребляемый из сети переменный, близкий к синусоидальному, ток в пульсирующий выходной ток, содержащий переменную и постоянную составляющие. Переменная составляющая замыкается через буферный конденсатор, который ограничивает пульсации напряжения Ud в звене постоянного тока от переменной составляющей выходного тока АВН. Заметим, что данный конденсатор выполняет ту же роль и по отношению к переменной составляющей тока, потребляемого автономным инвертором двухзвенного преобразователя. Постоянная составляющая выходного тока АВН подпитывает буферный конденсатор, компенсируя расход постоянного тока, отдаваемого во входную цепь АИН.
Как преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока автономный инвертор обладает чрезвычайно ценным свойством – возможностью двустороннего энергетического обмена между сетями постоянного и переменного тока. Это свойство сохраняется и в инверсной схеме включения автономного инвертора в качестве активного выпрямителя. В итоге ПЧ с активным выпрямителем  обеспечивает двусторонний энергетический обмен между питающей сетью и двигателем, в том числе режимы рекуперации энергии в питающую сеть.
Список использованной литературы: 1. Руденко В.С.,Сенько В.И.«Преобразовательная техника». – Киев, «Вища школа», 1979г.
2. Бернштейн И.Я., «Преобразователи частоты без звена постоянного тока». – М. 1968г.
3. Забродин Ю.С., «Промышленная электроника». – М. Высш. школа, 1982. – 496с.
4. Дьяконов В.П. «MATLAB 5.0/5.3. Системы символьной математики», Москва, «Нолидж», 1999г.
5. Масандилов Л.Б., Анисимов В.А., Горнов А.О, Крикунчик Г.А., Москаленко В.В. «Опытразработки и примененя асинхронных электроприводов с тиристорнымми преобразователями напряжения», Электротехника №2, 2000г.
6. Бернштейн И.Я. Тиристорные преобразователи частоты без звена постоянного тока –М.:Энергия, 1968,–88с.
7. Бизиков В.А., Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е. Управление непосредственными преобразователями частоты.
8.Электрические машины : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведенийВ.Я. Беспалов, Котеленец Н.Ф.– М. : Издательский центр «Академия», 2006. – 320 с.
9.Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учебник для вузов Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н.– 2-е изд., стер – М. : Издательский центр «Академия», 2004. – 576 с.
10.Инженеринг электроприводов и систем автоматизации : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений Белов М.П., Зементов О.И., Козярук А.Е.и др. ; под ред. Новикова В.А. ,Чернигова Л.М.. – М. : Издательский центр «Академия», 2006. – 368 с.