Санкт-Петербургский

Государственный Политехнический

Университет

Курсовой проект:

Шестиканальная синхронная система управления стабилизированным трёхфазным двухполупериодным тиристорным выпрямителем

Выполнила:

Студент Ростовская О.И.

Группа: 2026/1

Преподаватель:

Смородинов В.В.

Санкт-Петербург

2013

Оглавление:

Введение………………………………………………………………………......3

Принципиальная электрическая схема, временные диаграммы и основные расчетные соотношения, поясняющие работу трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя……………………………..4

Функциональная схема шестиканальной системы управления………………10

Синхронизирующий трансформатор, пассивный и активный фильтры……..13

Формирователь разрядных импульсов и генератор пилообразного напряжения……………………………………………………………………….18

Компаратор и формирователь длительности импульса……………………….

Усилитель мощности……………………………………………………………

Датчик тока нагрузки трёхфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя……………………………………………………………………..

«Пороговый» элемент защиты и устройство пуска системы управления…...

Функциональная схема управления стабилизированного выпрямителя…….

Список литературы………………………………………………………………

Введение

Тиристорные выпрямители широко используются в различных отраслях промышленности, в частности, для формирования частоты вращения двигателей постоянного тока, в установках для воздушно-плазменной резки, в установках для ручной дуговой, полуавтоматической и автоматической сварки, в установках для испытания электрических аппаратов и изоляционных материалов.

Преимущественно применяются трехфазные двухполупериодные тиристорные выпрямители, схемы с уравнительным реактором, и для мощных установок, с мощностями более 1000 кВт “двенадцатипульсные” схемы тиристорных выпрямителей.

Для управления такими выпрямителями используются многоканальные синхронные системы управления. А качестве тиристоров – низкочастотные тиристоры, например Т 123-100 (100 А; 2400÷3200 В), Т 123-500 (500 А; 400÷800 В), Т 123-500 (500 А; 1800÷2800 В), Т 193-3200 (3700 А;16÷2400 В) или лавинные тиристоры ТЛ 371-250 (250 А; 600÷1200 В).

Значение пороговых напряжений у таких тиристоров составляет ≈ (0,8÷1,4), а динамические сопротивления – (0,2÷1,2)∙10^-3 Ом, отпирающий постоянный ток управления (0,2÷0,5) А; отпирающее постоянное напряжение управления – (2,5÷3) В.

Принципиальная электрическая схема, временные диаграммы и основные расчетные соотношения, поясняющие работу трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя

Принципиальная электрическая схема трехфазного двухполупериодного выпрямителя приведена на рис.1

Рис. 1 Принципиальная электрическая схема трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя

При изложении принципа работы выпрямителя и построении временных диаграмм, поясняющих его работу, применяем следующие допущения: силовой согласующий трансформатор Т1 и тиристоры VS1-VS6 являются идеальными элементами без потерь; ток, протекающий через сглаживающие дроссели L_1.1 и L_1.2 , являются полностью сглаженными, содержит только постоянную составляющую тока. Тиристоры VS1, VS3, VS5 – тиристоры катодной группы (катоды тиристоров соединены). Из тиристоров катодной группы проводит ток тот тиристор, который анодом подключен к фазе (a,b,c), имеющей в данный момент времени наибольшее положительное напряжение, и на который подан импульс управления. Два других тиристора катодной группы будут закрыты, так как к ним будет приложено отрицательное напряжение. Тиристоры VS2, VS4, VS6 – тиристоры анодной группы (аноды тиристоров соединены). Из тиристоров анодной группы будет проводить ток тот тиристор. Который катодом подключен к фазе (a,b,c), имеющей в данный момент времени наибольшее отрицательное напряжение, и на который подан импульс управления. Два других тиристора анодной группы будут закрыты, так как к ним будет приложено отрицательное напряжение.

Временные диаграммы, поясняющие работу выпрямителя, при принятых допущениях приведены на рис.2.

Рис.2. Временные диаграммы, поясняющие работу трехфазного двухполупериодного выпрямителя

Для упрощения пояснения принципа работы выпрямителя на рис. 1 введена пунктирная линия, которая преобразует трехфазный двухполупериодный выпрямитель в два, работающих независимо друг от друга, трехфазных двухполупериодных выпрямителя на тиристорах VS1, VS3, VS5 и на тиристорах VS2, VS4, VS6.

Для интервала одновременной проводимости, например, тиристоров VS1 и VS4 первого и второго выпрямителей при принятых допущениях справедливы следующие уравнения:

(1)

(2)

(3)

(4)

На рис. 2 показан порядок следования управляющих импульсов и очередность работы тиристоров VS1÷VS6.

В реальном трехфазном двухполупериодном выпрямителе пунктирная линия отсутствует, и при принятых допущениях на каждом временном интервале ток проводят всегда два тиристора, один из катодной группы, другой из анодной группы, а напряжение на входе выпрямителя , несмотря на то, что при углах управления тиристорами выпрямителя , напряжение между точками M и N (см. рис. 1 и рис. 2) становиться отрицательным, ток через нагрузку все же протекает за счет энергии, запасенной в сглаживающих дросселях и .

Так как интервал повторения формы выходного напряжения выпрямителя равен и угол управления тиристорами выпрямителя может изменяться от до , но среднее напряжение на выходе выпрямителя можно рассчитать по следующей формуле:

(5)

Тогда при В R_н=6 Ом зависимости будет иметь следующий вид для

Рис 3.Зависимость среднего напряжения на выходе выпрямителя от α в радианах.

Среднее значение тока, протекающего через нагрузку равно

( при , В R_н=6 Ом) :

_А (6)

Так как , то имея (6) получаем: =1.07А

Для расчета величины индуктивности сглаживающего дросселя , обеспечивающего заданную величину переменной составляющей тока, протекающей через нагрузку , необходимо знать гармонический состав выходного напряжения выпрямителя. Амплитудные значения синусоидальной и косинусоидальной составляющих первой гармоники переменной составляющей напряжения на выходе выпрямителя равен:

(7)

(8)

Тогда амплитудное значение переменной составляющей напряжения на выходе выпрямителя с частотой 300 Гц . Амплитудное значение переменной составляющей тока, протекающего через нагрузку и величину индуктивности сглаживающего дроссель можно рассчитать по следующим формулам:

(9)

Рис.4 Зависимость напряжения на выходе выпрямителя от угла α в радианах.

(10)

(11)

Для нормальной работы выпрямителя во всем диапазоне изменения угла и для начального “запуска” выпрямителя на тиристоры выпрямителя VS1÷VS6 должны поступать “сдвоенные” импульсы управления.

На рис.5 приведены временные диаграммы, поясняющие формирование импульсов управления тиристорами выпрямителя.

Рис.5 Временные диаграммы, поясняющие формирование импульсов управления тиристорами выпрямителя

Временные диаграммы, приведенные на рис.5, построены для угла управления тиристорами выпрямителя . Жирными точками на рис.5 обозначены точки “естественной” коммутации тиристоров VS1,VS6, VS3,VS2, VS5,VS4.

Задача системы управления тиристорами выпрямителя сформировать сдвоенные импульсы управления для тиристоров VS1,VS6,VS3,VS2,VS5,VS4 и иметь возможность синхронно изменять угол управления тиристорами выпрямителя в диапазоне от до . Поэтому такую систему управления называют: шестиканальная синхронная система управления.