1. Показать семейство входных Х–К характеристик ведомого сетью инвертора. какие ограничения накладываются на эти зависимости? Привести аналитическое выражение входных Х–К инвертора и ограничительной характеристики для трёхфазной схемы.

П реимущества по сравнению с однофазной схемой:

1. Лучшее использование тиристоров по току и напряжению.

2. Улучшенные энергетические показатели, КПД.

3. Меньшие габариты входного, сглаживающего дросселя.

Предполагаем, что , входной ток идеально сглажен .

Тиристоры ведомого инвертора последовательно включаются в соответствии с тем же алгоритмом, что и в случае с управляемым выпрямителем – 1–2, 2-3, 3–4…. Импульсы на отпирание подаются с углом опережения , .

В момент подачи отпирающих импульсов на очередную пару, начинается переходный процесс при котором напряжение в схеме изменяется по такому же закону, что и в схеме УВ, т.е. равно полусумме фазных напряжений фаз, участвующих в коммутации. По завершению процесса коммутации . К тиристорам прикладывается обратное напряжение на интервале (справочные данные тиристора). К тиристору прикладывается , где U₂–фазное напряжение, U_AK– в основном прямое.

Тиристоры включаются тогда, когда векторы тока и напряжения развернуты на 180 градусов, т.е. когда отрицательны. В соответствии с диаграммой входное напряжение инвертора и определяемое им противоэдс будут иметь отрицательную полярность по сравнению с УВ.

U_а в противофазе с i_1а, т.е. идёт перекачка энергии.

Т.о. выражение для входной характеристики примет вид:

К_иск.=0,955 – коэффициент искажения – степень отклонения формы кривой тока или напряжения от гармонического закона.

Превышение Θ_min (выход за ограничительную характеристику) ведёт к аварийному режиму –опрокидывание инвертора(тиристоры не закрываются).

2. Изобразить внешний вид регулировочных характеристик трёхфазного управляемого мостового выпрямителя для случая, когда . Привести математические выражения, описывающие эти выражения.

3 -х фазный выпрямитель служит для регулирования среднего значения U_d на нагрузке, за счёт задержки момента отпирания очередных тиристоров относительно точек естественного отпирания. В случае достаточно большой индуктивности , задержка момента отпирания создаёт аналогичную по величине задержку запирания вентилей.

При этом регулировочные характеристики имеют особый характер.

Задание соответствующего угла задержки отпирания α определяет величину вырезки в кривой фазного напряжения, задание U_d.

Чем больше α, тем меньше U_d.

К ороткие импульсы U_упр. , подаваемые на управляющие электроды VS с определённой задержкой α задаются в соответствии с алгоритмом 3-х фазной мостовой схемы СИФУ. На нагрузке формируется линейное напряжение, значение которого определяется α. При форма анодных токов тиристоров представляет прямоугольники и длительность протекания тока определяется углом проводимости вентиля. В кривой U_ак появляется импульс положительной полярности U_упр в моменты, когда α≠0 и тиристоры находятся в непроводящем состоянии.

Кривая U_ак при обратном напряжении имеет вырезки, но тиристоры выбраны на максимальное напряжение:

П ри изменении вне зависимости от характера нагрузки кривая напряжения U_d располагается в положительной полуплоскости. Ток имеет непрерывный характер, исключая только, когда α=60°, при этом .

При активной нагрузке ( ) угол изменяется кривая U_d имеет паузы, где U_d=0 и I_d=0.

При активно-индуктивной нагрузке ток цепи нагрузки задаётся относительно напряжения задержки запирания тиристоров (тиристор закрывается, когда анодный ток равен нулю), а следовательно, в нагрузке появляется напряжение имеющее отрицательное значение, U_d относительно активной нагрузки, это приводит к уменьшению диапазона изменения α.

3.Изобразить временные диаграммы, поясняющие вертикальный принцип построения СИФУ. Какие требования предъявляются к управляющему импульсу тиристора? Каким критерием определяется минимальная длительность импульса.

СИФУ предназначены для регулирования моментов подачи управляющих импульсов на тиристоры преобразователя относительно синусоидально изменяющегося напряжения сети, формирования импульсов по длительности и мощности, распределяя их по каналам и подачи на соответствующие тиристоры.

СИФУ бывают:

1. Синхронные

2. Асинхронные

В ЭП в основном применяется вертикальный принцип построения СИФУ.

Принцип построения заключается в построении электрической цепи, содержащей конденсатор, который заряжая цепь организуется с большой постоянной времени.

Принцип вертикального управления

Принцип вертикального управления состоит в том, что на входе формирователя импульсов производится сравнение переменного (опорного) развёртывающего периодического напряжения, синхронного с напряжением сети питания преобразователя, и сигнала управления  регулируемого постоянного напряжения.

В момент времени, соответствующий изменению знака суммы (равенства) этих двух напряжений, формируется управляющий импульс. Изменяя значение постоянного напряжения U_у, можно получать сдвиг управляющего импульса по фазе относительно анодного напряжения. Рис.1. иллюстрирует принцип вертикального управления для случаев, когда опорное напряжение U_оп представляет собой линейно изменяющееся во времени (пилообразное) напряжение (рис.1, а) и когда оно на рабочем участке меняется по синусоидальному закону (рис.1,б).

а б

Рис.1 принцип вертикального управления

значение начального угла _нач устанавливается напряжением смещения U_см на входе СИФУ. При увеличении действующего встречно смещению входного сигнала U_у угол управления уменьшается.

Длительность управляющих импульсов зависит от 2–х факторов:

1. Схема ТП

2. От вида нагрузки

1) Для схемы 3-х фазного мостового управляемого выпрямителя требуется подача упр. имп. одновременно на два тиристора (1-анодную группу, 2-катодную группу).

2 )Для обеспечения нормальной работы ТП в зоне прерывистых токов, когда I_раб. стремится к нулю и работа ТП прекращается 6 раз за период, а каждого тиристора два раза необходима подача упр. импульсов на тиристоры дважды за период. Это обеспечивается формированием сдвоенных импульсов, следующих друг за другом с интервалом 60 эл. градусов. Формирование сдвоенного импульса в системе управления осуществляется за счёт подачи его с параллельного канала.

По длительности делятся на узкие и широкие. Ширина зависит от типа нагрузки. Узкие длительностью 7-10 эл.

градусов формируются в ТП , работающего на R-L нагрузку с малой постоянной времени – ОЯ МПТ. Широкие 60–120 эл. градусов применяются для нагрузки с большой постоянной времени – ОВ МПТ t = 5,9–6,9 мс.

Д ля передачи широких импульсов в цепь управления тиристорами требуются громоздкие импульсные трансформаторы. Для минимизации потерь при передаче широких импульсов их формируют пачкой разнополярных импульсов с частотой (5–10)кГц . Потом их выпрямляют с помощью диодов и направляют в цепь управления.

4.Определить условия совместного согласованного управления тиристорными группами вентилей управляемого преобразователя. Объяснить причину появления уравнительного тока в тиристорном преобразователе и указать методы его ограничения.

Управляющие импульсы подаются на тиристоры обеих тиристорных групп, задавая одной из групп фазовый сдвиг управляющих импульсов с углом , а второй с – . Но в работе находится одна из групп, реализуя режим выпрямления и инвертирования, а вторая находится в постоянной готовности и включается в работу, когда создаются условия протекания тока через тиристоры этой группы. При совместном управлении должно обеспечиваться условие равенства средних значений напряжений первой и второй тиристорных групп:

В режиме инвертирования:

Недостатком данного способа является наличие в системе уравнительного тока, который протекает под воздействием уравнительного напряжения, возникающего в результате мгновенных значений U в 1-ой и 2-ой тиристорных группах. Ток имеет одно направление, протекает м/у 1-ой и 2-ой группами, минуя цепь нагрузки. Сопротивление контура мало, т.о. i_ур большой, для его ограничения в схему должны быть включены уравнительные реакторы, которые снижают ток до уровня .

Уравнительное напряжение:

Для ограничения i_ур применяют два типа уравнительных реакторов: насыщающиеся и ненасыщяющиеся от основного значения рабочего тока. Если применяют оба, то по горизонтали УР1–УР2–ненасыщенные, а УР3–УР4–насыщенные.

Более дешёвые и простые используют ненасыщенные реакторы. В этом случае они включаются по диагонали: УР1–УР4 или УР2–УР3.

5. В ТП, работающем на МПТ, в некоторый момент времени выполняется условие: , Е_Д – ЭДС двигателя, L – индуктивность обмотки якоря двигателя и сглаживающего дросселя. Существуют ли условия протекания тока через нагрузку?

СД – сглаживающий дроссель, для снижения пульсаций в нагрузке.

Если пренебречь сопротивлением ОЯ и СД, а так же сопротивлением обмоток трансформатора, то и уравнение электрического равновесия ТП–Д будет выглядеть: – справедливо для участка проводимости вентилей.

Режим непрерывного тока(при больших М_Д). В этой зоне при включении очередных вентилей(вентиля) через нагрузку протекает . При этом и ток растёт до точки А, при этом , т.к. . ЭДС самоиндукции действует встречно с e_d и система запасает электромагнитную энергию в индуктивных элементах системы(СД и ОЯ). В т.А следовательно , ток перестаёт расти. За т. А , – ЭДС самоиндукции складывается с ЭДС преобразователя и поддерживает ток в нагрузке до момента открытия следующих вентилей за счёт запасённой эл/маг. энергии. Т.о. ток в системе является непрерывным.