Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате

Кафедра «Электрооборудование и автоматика промышленных предприятий»

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой ЭАПП, профессор Зам. директора по учебной работе, доцент

_______________М.Г. Баширов __________________Н.Н. Лунёва

_______________2014 __________________2014

Методические указания к лабораторной работе изучение системы импульсно- фазного управления преобразователя постоянного тока Дисциплина «Силовая электроника »

СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛ

Инженер по охране труда Доцент кафедры ЭАПП

___________Г.В.Мангуткина _________А.С. Хисматуллин

____________2014 студент гр. БАЭ-11-21

_________Ю.И. Юлтимиров

_____________2014

Cалават 2014

Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника», профиль «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

Обсуждено на заседании кафедры ЭАПП

Протокол № ______ от ___________________2014

 Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, 2014

Изучение системы импульсно-фазного управления преобразователя постоянного тока

1 Цель работы Изучение устройства системы импульсно–фазового управления (сифу) преобразователем постоянного тока.

2 Описание системы импульсно-фазового управления

Описание системы импульсно–фазового управления (СИФУ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения, истемой автоматического регулирования комплектных устройств последовательность прямоугольных управляющих импульсов соответствующей фазы, полагаемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплексов.

СИФУ состоит из трех идентичных каналов фазосмещения и управляющего органа УО (рисунок 1).

Рисунок 1 – Функциональная схема канала СИФУ

Каждый канал СИФУ выполнен по принципу одноканального управления двумя противофазными вентилями выпрямительного моста, что практически исключает асимметрию, противофазных управляющих импульсов. Каналы фазосмещения выполнены по “вертикальному” принципу управления с линейно возрастающим опорным напряжением.

В целях обеспечения максимального быстродействия реверсивного управляемого выпрямителя при использовании одного комплекта СИФУ, линейно возрастающие напряжение выполнено непрерывным во всем диапазоне регулирования, а каждый канал подготавливается к выдаче управляющего импульса не только к началу каждого полупериода синхронизирующего напряжения, но и в любой момент времени от специального сигнала (U_Р), формируемого логическим устройством раздельного управления в момент отсчета им бестоковой паузы при переключении силовых комплектов вентилей, причем повторно управляющие импульсы появляются в тех каналах, где опорное напряжение превышает новое значение управляющего напряжения.

СИФУ включает в себя следующие узлы (рисунок 1):

1 Источник синхронизирующего напряжения U_сн;

2 Три формирователя импульсов ФИ (изображен один формирователь импульсов);

3 Управляющий орган УО;

4 Шесть усилителей импульсов УИ (изображены два усилителя импульсов);

5 12 вводных устройств УВ (изображены четыре).

Формирователь импульсов состоит в свою очередь из следующих узлов: фильтр Ф, двух пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2, формирователя синхронизирующих импульсов F, генератора пилообразного напряжения Г, нуль–органа НО,RS–триггера Т, формирователя длительности импульсов S.

Схема работает следующим образом: синхронизирующее фазное напряжение, поступающее из U_сн сдвигается фильтром Ф на угол 30 электрических градусов. С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2 преобразуется соответственно в противофазные прямоугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов соответственно для фазы «а» и «х» и составляет для каждой фазы примерно 176 электрических градусов, что исключает одновременную выдачу управляющих импульсов в двух противофазных вентилях выпрямительного моста.

При сигнале «0» на выходах обоих пороговых элементов на выходе F формируется синхроимпульс (сигнал «1»), которым осуществляется разряд интегрирующей емкости генератора пилообразного напряжения Г до нуля. В момент исчезновения синхроимпульса напряжение Г начинает снова линейно нарастать от нуля до 10 В. Момент превышения напряжения Г над управляющим напряжением (которое подается от управляющего органа) фиксируется нуль-органом, который изменяет свое состояние с «1» на «0». При этом триггер Т переключается и на его выходе появляется сигнал «0», который вызывает появление на выходе S управляющего импульса длительностью 10-15 электрических градусов. Этот импульс проходит на вход одного из усилителей (УИ «а» или УИ «х») в соответствии с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2.

После УИ усиленный импульс поступает на вводное устройство УВ комплекта «Вперед» или «Назад», осуществляющее гальваническую развязку цепей управления и силовой цепи. Триггер Т после появления «0» на выходе нуль-орган сохраняет свое состояние до тех пор, пока с Г на другой его выход не поступит синхроимпульс, который подготавливает триггер для выдачи очередного управляющего импульса. Триггер Т может подготовиться к выдаче управляющего импульса, также и сигналом с блока логики (пропадание и последующее появление напряжения разрешения выдачи импульсов U_р).

Усилитель импульсов УИ собран по схеме составного транзистора, нагрузкой которого являются вводные устройства УВ. Усилитель импульсов имеет два выхода: один для «своего» импульса, другой для «чужого» идущего с другого формирователя импульсов. Это необходимо для получения сдваивания импульсов для трехфазной схемы выпрямления.

Вводное устройство служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления и состоит из разделительного трансформатора, защитных и развязывающих диодов, а также резисторов, один из которых ограничивает ток в первичной обмотке трансформатора и защищает таким образом от перегрузки усилителя импульсов, а второй шунтирует управляющий переход тиристора, повышая его помехоустойчивость.

В состав функциональных узлов одного канала СИФУ входят следующие элементы принципиальной схемы (рисунок 2):

1. фильтр (Ф) – элементы R1, R2, R20, C1;

2. первый пороговый элемент (ПЭ1) – элементы V1, V3, R3, R5;

3. второй пороговый элемент (ПЭ2) – элементы V2, V4, R4, R6;

4. формирователь синхронизирующих импульсов (F) – логические элементы 3, 4, микросхема Д1, R12;

5. генератор пилообразного напряжения Г – элементы V8, A1, C3…C5, R8, R9, R11, R13, R16;

6. нуль-орган – элементы А2, V9, V10, R17…R19;

7. формирователь длительности импульсов (S) – элементы V6, V7, R7, R10, R14, C2;

8. усилитель импульсов (УИ) – элементы А7, R108, R 109, R110, R 112, R113, R114, V57, V58, V73, V74;

9. RS – триггер – логические элементы «И-НЕ» 3, 4, микросхема Д2;

10. Управляющий орган (УО) – элементы R41…R50, A5, C12, C13, C27.

Резистором R1 устанавливается сдвиг синхронизирующего напряжения по фазе на угол 30 электрических градусов (подбирается требуемая для этого постоянная времени фильтра Ф), а также в процессе наладки устраняется междуфазная асимметрия управляющих импульсов при максимальном угле регулирования (α_макс).

Сдваивание управляющих импульсов осуществляется путем подключения к входам усилителей импульсов через резисторы R111, R114, R123, R117, R120, R126, соответствующих выходов формирователей импульсов.

С помощью сменного резистора R111 обеспечивается изменение наклона «пилы» генератора опорного напряжения, с целью устранения возможной «полочки» (участка насыщения в конце «пилы») а также сведение до минимума междуфазной асимметрии управляющих импульсов при максимальном угле регулирования (α_макс).