10 Принцип действия однофазного полупроводникового преобразователя переменного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку
Если
в схеме однофазного однополупериодного
выпрямителя встречно параллельно
тиристору VS1
включить другой тиристор VS2,
то получим схему однофазного преобразователя
переменного напряжения (ППН).
Рисунок 38 – Схема однофазного ППН
~ U1
α1=α2=α
Рисунок 39 – Диаграммы работы однофазного ППН
Пока тиристоры VS1 и VS2 закрыты, напряжение на нагрузке равно нулю. При открывании в момент времени θ=α, тиристора VS1 к нагрузке прикладывается положительный полупериод питающего напряжения U1, которое сохранится до момента времени θ=π. При θ=π U1 меняет свой знак, под действием которого VS1 закрывается. В момент времени θ=π+α2 открывается тиристор VS2 и к нагрузке прикладывается отрицательный полупериод напряжения U1, которое сохраняется до θ=2π. Для симметрии напряжения на нагрузке относительно оси θ необходимо, чтобы α1=α2 .
Р
егулируя
угол α, мы изменяем действующее значение
выходного напряжения.Работа ППН на R-L
нагрузку при α >φ.
Временные
диаграммы:
UVS2
1)
Рисунок 41 – Сх. замещения при α < θ < δ
2
)
Рисунок 42 – Схема замещения при
3) 
Рисунок
43 – Схема замещения при
Интервал λ зависит от R–L нагрузки.
При α>φ ток в нагрузке спадает до нуля раньше, чем подаётся открывающий импульс на VS2.
При спадании тока до нуля к работавшему ранее тиристору скачком приводится обратное напряжение, закрывающее его.
В момент времени θ=π+α подаётся открывающий импульс на VS2, который открывается и ток начинает протекать в обратном направлении.
Работа схемы при α=φ:
Δ Uvs1
ΔUvs2
Δ Uvs2
Δ Uvs1
Рисунок 44 – Диаграммы работы схемы при α=φ
В момент времени θ=α подаётся открывающий импульс на VS1 и к нагрузке прикладывается напряжение сети.
При θ=π изменяет свой знак сетевое напряжение U1, однако VS1 не закрывается из-за действия в цепи ЭДС самоиндукции. При условии α=φ ток под действием ЭДС самоиндукции будет протекать до θ=π+α. В этот момент времени ток становится равным нулю, но открывается VS2, который начинает пропускать отрицательную полуволну тока.
Таким образом при α=φ на нагрузке будет синусоидальное напряжение, равное напряжению сети.
Для полного изменения напряжении угол α необходимо изменять в пределах от α=φ до α=π (R-L нагрузка).
11. Структурная схема сифу. Классификация сифу.
СИФУ – называется так, поскольку управляющий сигнал имеет форму импульса, а фаза этого импульса может регулироваться или изменяться.
Рисунок 45 – Структурная схема СИФУ
На рисунке обозначены:
УС- устройство синхронизации; обеспечивает гальваническую развязку СУ с питающей сетью, отмечает переходы через ноль сетевого напряжения ( выдает короткие импульсы синхронизации Uсинх. в эти моменты времени ), а также формирует на своем выходе разрешающие сигналы Uр1 и Uр2 ( соответствуют положительным и отрицательным полупериодам сетевого напряжения ), которые используются для разделения импульсов управления тиристорами VS1 и VS2;
ГРН- генератор развертываемого напряжения; формирует пилообразное напряжение Uп ( или иное ) напряжение, возвращаясь в исходное состояние в момент подачи импульсов Uсинх.;
НО- нуль-орган; сравнивает пилообразное Uп и напряжение управления Uу ( формируется системой автоматического управления ) и в момент их равенства меняет свое выходное состояние;
ФДИ- формирователь длительности импульсов; по “рабочему” фронту сигнала Uно формирует прямоугольные импульсы с длительностью, достаточной для надежного открывания тиристоров силового блока СБ;
РИ- распределитель импульсов; управляется сигналами Uр1 и Uр2 с выхода УС и служит для распределения импульсов UGT по тиристорам VS1 и VS2 ( формирует на выходе соответственно импульсы UGT1 и UGT2 );
ВФ1, ВФ2- выходные формирователи; формируют открывающие импульсы по мощности, необходимой для надежного включения тиристоров, и обеспечивают потенциальную развязку СУ с силовым блоком СБ.
СИФУ предназначена для выполнения следующих функций:
Определение моментов времени, в которых должны быть включены те или иные конкретные вентили. Эти моменты времени задаются напряжением управления, который подается на вход СИФУ и определяет значения выходных параметров преобразователя, таких как среднее значение тока и напряжения на выходе выпрямителя или действующее значение тока или напряжения на выходе ППН, т.е. в зависимости от величины напряжения управления определяются фазы открывания тиристоров.
Формирование открывающих импульсов, передаваемых в нужные моменты времени на управляющие электроды ключей по длительности и мощности и обеспечение гальванической развязки между СИФУ и силовой схемой преобразователя.
Д
ля
выполнения функций СИФУ содержит 2 узла:
Рисунок 46 – Узлы СИФУ
ФСУ
(фазосмещающее устройство)- осуществляет
задачу преобразования напряжения
управления в угловой интервал
.
ВФ (выходные формирователи)- формируют открывающие импульсы по длительности, форме и мощности и обеспечивают потенциальную развязку между системой управления и силовой схемой преобразователя.
Требования к СИФУ.
Длительность и мощность открывающих импульсов определяют в соответствии с параметрами применяемых ключей, режим работы преобразователя и должны быть достаточными для надежного открывания ключей преобразователя.
Диапазон регулирования угла открывания вентилями определяется типом преобразователя, режимом его работы (непрерывный или прерывистый), характером нагрузки и должен быть достаточным для регулирования выходного напряжения в заданном диапазоне.
Классификация СИФУ
На данный момент разработано большое количество различных СИФУ удовлетворяющих разнообразным преобразователям.
Свойства различных СИФУ определяются некоторой совокупностью признаков к числу которых относятся следующие признаки:
Вид развертываемого сигнала
А) Вертикальные
Б) Интегрирующие
2. Способ отсчета угла
А) Одноканальные (отсчет в одном канале для всех тиристоров).
Б) Многоканальные (отсчет для каждого тиристора производится в своем канале).
3. Тип синхронизации
А) Синхронные
Б) Асинхронные
4. По форме преобразования информации
А) Аналоговые
Б) Цифровые