5.2. Фазосмещающие устройства (фсу)

Фазосмещающее устройство (ФСУ) является преобразователем управляющего сигнала u_y в угол управления , отсчитываемый от момента естественного отпирания. Наиболее распространены ФСУ, в которые вводится информация о текущем значении фазы напряжения сети. Работа таких ФСУ непосредственно синхронизируется питающей сетью, и они называются синхронными. Синхронные ФСУ могут применяться как в разомкнутых СУ, так и в преобразователях с замкнутым контуром управления. В этом случае на вход ФСУ подается сигналU=U_y+U_oc.

Существует ряд способов построения синхронных ФСУ. Наибольшее распространение получили ФСУ с развертывающим сигналом, часто называемые ФСУ вертикального типа. Эти ФСУ превосходят другие устройства по наиболее важным характеристикам. ФСУ вертикального типа состоит из генератора развертывающего (опорного) напряжения ГОН, работа которого синхронизирована напряжением питающей сети, и компаратора К, на выходы которого поступают управляющие U_y и опорное U_оп напряжения. Структурная схема такого ФСУ приведена на рис.2, а, Компаратор фиксирует равенство U_y и U_оп, в момент их равенства компаратор переключается, при этом выходной формирователь СУ вырабатывает управляющий импульс, передаваемый на управляющий электрод тиристора.

В ФСУ вертикального типа используют две формы опорного напряжения. При косинусоидальной форме (рис. 2,б)

(1)

где =0 - момент естественной коммутацииi-го вентиля.

В момент опорное и управляющее напряжения равны:

(2)

Из (2) получим

(3)

Зависимость (3) называется фазовой характеристикой ОСУ и приведена на (рис.3) (кривая 1). Такая форма фазовой характеристики называется арккосинусоидальной.

Рис. 2. Схема ФСУ вертикального типа (а) и временные диаграммы напряжений при косинусоидальной (б) и линейной (в) форме опорного сигнала

Рис. 3 Фазовые характеристики ФСУ

Вентильный преобразователь с любым числом фаз, работающий от симметричной питающей сети, при отсутствии коммутационных искажений выходного напряжения в режиме непрерывного тока нагрузки характеризуется косинусоидальной регулировочной характеристикой. При подстановке (3) в выражение для этой характеристики получим:

E_d=E_d0 U_y/U_m (4)

Зависимость E_d/E_d0 = f(U_y/U_m) является регулировочной характеристикой СЧ и СУ вместе. При арккосинусоидальной фазовой характеристике регулировочная характеристика (4) линейна (рис. 4, кривая 1), что является большим достоинством преобразователя, обеспечивающим оптимальное построение устройства автоматического управления процессами в выходной цепи. Опорное напряжение косинусоидальной формы (1) может быть сформировано из сетевого. Для этого сетевое напряжение преобразуется фильтром, подавляющим высшие гармонические составляющие в питающем напряжении и осуществляющим требуемый сдвиг по фазе.

Рис. 4. Регулировочные характеристики вентильного преобразователя

При заметной несинусоидальности питающей сети фильтрация гармонических искажений сетевого напряжения бывает некачественной, а фазовый сдвиг, вносимый фильтром, нестабильным. Это приводит к большим погрешностям при работе ФСУ. В этом случае целесообразно применять ФСУ с линейной формой опорного напряжения (рис. 2, в):

. (5)

ГОН выполняется в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, работа которого синхронизирована питающей сетью, т.е. начало развертки осуществляется в момент естественной коммутации 1-го вентиля. В момент , управляющее и опорное напряжение на входе компаратора равны, отсюда фазовая характеристика ФСУ с линейным напряжением

(6)

Фазовая характеристика приведена на (рис.3) (кривая 2), такая характеристика называется линейной. С учетом (6) получим регулировочную характеристику преобразователя совместно с СУ

,

приведенную на рис.4 (кривая 2). Нетрудно видеть, что регулировочная характеристика нелинейна, однако она имеет близкий к линейному характер. Поэтому свойства преобразователей с арккосинусоидальной и линейной фазовыми характеристиками близки. Достоинством вертикального способа является максимальное быстродействие СУ, поскольку управляющий сигнал подается на компаратор без усреднения и запоздания.

МОДУЛЬ 2. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Лекция 1.