2. Силовая часть преобразователя.

Силовая часть преобразователя БТУ 3601 приведена на рис. 2.1. В силовую часть входят: реверсивный мостовой тиристорный преобразователь, сглаживающий дро­ссель и согласующий трансформатор. Вместо согласующего силового трансформатора в электроприводах с номинальным напряжением на якоре двигателя В применяются токоограничителъные реакторы.

Условно принято, что выпрямитель "Н" работает на направление "назад" и собран на тиристорах V1 – V6, а выпрямитель "В", со­держащий V7 – V12 – на направление "вперед". Комплекты "В" и "Н" представляют из себя две трехфазные мостовые схемы, включен­ные противопараллельно.

Защита тиристоров от коммутационных перенапряжений осуще­ствляется RС-цепочками, включенными параллельно каждому тиристору. Поскольку тиристоры разных комплектов включены попарно параллельно, то таких RС-цепочек только шесть.

С помощью трансформаторов переменного тока (Т2 - Т4) формируется сигнал выпрямленного тока преобразователя, гальваничес­ки развязанный от силовой цепи. Для визуального контроля выпрямленного тока с помощью амперметра на выходе преобразователя вклю­чен шунт (Р).

3. Система управления преобразователем.

В систему управления реверсивным тиристорным преобразовате­лем с раздельным управлением входят узлы. осуществляющие: форми­рование, усиление, гальваническую развязку управляющих импульсов (СИФУ: УО, УИ, УИТ); а также выбор необходимого для работы ком­плекта вентилей, его блокировку при наличии тока в силовой цепи и отсчет паузы при переключении комплектов (УЛ, ДПВ).

3.1. Система импульсно-фазового управления и управляющий орган.

В данном преобразователе применена многоканальная, синхрон­ная СИФУ с вертикальным принципом управления и пилообразным опор­ным напряжением. В преобразователях с раздельным управлением ком­плекты работают разновременно, не накладываясь во времени. На ин­тервале работы каждого комплекта в канале СИФУ идет формирование управляющих импульсов только на два тиристора (на фазный и противофазный) именно этого работающего комплекта. Количество каналов - три, т.е. в каждом канале формируются управляющие импульсы для тиристоров, подключенных к одной фазе. Диаграммы работы фаз­ного и противофазного тиристоров в статическом режиме сдвинуты во времени на 180° эл. (т.е. на 1/2 периода сетевого напряжения), что позволяет при пилообразном опорном напряжении использовать один узел генератора развертывающего напряжения в каждом канале СИФУ, запуская его дважды за период синхронизирующими импульсами.

На рис.3.I. приведена принципиальная схема одного канала СИФУ (канал фазы А). Во входном фильтре (Ф) синхронизирующее синусои­дальное напряжение фильтруется и сдвигается на такой фазовый угол, чтобы момент перехода через ноль совпадал с моментом есте­ственной коммутации (обычно фазовый угол сдвига фильтра составля­ет 30° эл. или 60° эл.). Регулировка фазового сдвига осуществля­ется сменным резистором R1.

Пороговые элементы (ПЭ1 и ПЭ2) входное синусоидальное напря­жение преобразуют в логические сигналы. "Единичные" уровни на выходах ПЭ1 и ПЭ2 будут соответственно при положительной и отри­цательной полуволнах на входе. Для открытия транзистора V1 (или V2) требуется наличие небольшого напряжения на CI, отличного от 0, поэтому V1 откроется немного позже, чем синусоида пе­рейдет через ноль, и закроется раньше, чем достигнет нуля. Т.е. из-за конечной чувствительности пороговых элемен­тов продолжительности логических "1" немного меньше 180° эл. (при­близительно 176° эл.).

В формирователе синхронизирующего импульса (ФСИ) схемно реа­лизовано логическое И проинвертированных сигналов ПЭ1 и ПЭ2. Та­кая схемная реализация возможна за счет логических элементов И-НЕ с открытым коллекторным выходом. На выходе ФСИ формируются короткие логические "1" (длительностью в 4° эл.) в момен­ты перехода входного напряжения пороговых элементов через ноль, т.е. дважды за период. На этом интервале и V1 и V2 закрыты.

Генератор пилообразного напряжения (ГПН) построен на интег­раторе, конденсатор СЗ в обратной связи ГПН шунтируется дважды за период поступающими через R8 на вход ГПН синхроим­пульсами. Начало пилообразных напряжений соответствует моментам естественной коммутации, т.е. углу управления = 0° эл. Сменным резистором R11 устанавливается амплитуда пилообразного на­пряжения в 10 В. Еще раз отметим, что формирование двух пилообраз­ных напряжений за период позволяет в одном канале СИФУ формиро­вать управляющие импульсы для фазного ( ) и противофазного ( ) тиристоров.

Фиксация точки встречи развертывающегося пилообразного на­пряжения и напряжения управления осуществляется нуль-органом (НО) т.к. оба сигнала подаются на один вход НО то их полярности должны быть противоположными (пилообразное напряжение положительное, сигнал может быть только отрицательным).

В формирователе длительности импульсов (ФДИ) отрицательным фронтом сигнала НО входной триггер устанавливается в такое поло­жение, при котором одновибратор (построенный на транзисторе V6) начинает формировать управляющий импульс "1" уровня заданной дли­тельности (приблизительно в 5 - 7° эл.). В исходное состояние триггер переводится синхронизирующим импульсом с ФСИ (DD 2.4.). Логическим сигналом с УЛ триггер переводится в исходное состояние, запрещая тем самым формирование управляющих импульсов в ФДИ.

Распределитель импульсов (РИ) осуществляет распределение сформированных импульсов на фазные и противофазные тиристоры ( и ). Сигналы "разрешенных зон" "1" уровня поступают на РИ с порого­вых элементов V3 и V4. На каждом выходе распределителя импу­льсов за период сети в статическом режиме (при неизменном ) формируется по одному управляющему импульсу нулевого логическо­го уровня. В РИ формируется также сигнал т.е. сборка управляющих импульсов сформировавшихся СИФУ, получаемая за счет объединения выходов логических микросхем DD 2.З. всех каналов. Нулевым логическим сигналом с УЗиБ (через диод V5) производится блокировка сформированных управляющих импульсов, поступающих на выход СИФУ.

Диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу СИФУ с начальным углом управления = 120° эл., приведены на рисунке 3.2.

Принципиальная схема управляющего органа приведена на рисунке 3.3. Управляющий орган формирует сигнал и осуществляет ограничение диапазона изменения последнего на уровнях, соответст­вующих и . Построен УО на операционном усилителе А5, включенном по схеме инвертирующего сумматора. При входном сигнале = 0 управляющий орган формирует сигнал соответствующий углу управления =120° эл. Установка осуществляется подстроечным резистором R41.

Кроме этого, УО по логическому сигналу "1" с УЗиБ, вне зави­симости от величины входного сигнала , устанавливает на уровне, соответствующем (то есть осуществляет перевод в ). Сменными резисторами R50 и R49 устанавливаются соответственно и , причем сначала следует устано­вить , а затем .

В режиме ограничения выходного сигнала УО на уровне, соот­ветствующем , транзистор V15 закрыт. Чтобы уменьшить , надо уменьшить , поэтому следует увеличить R50. Рекомен­дуется устанавливать на уровне (5 - 10)° эл.

В режиме ограничения выходного сигнала на уровне, соот­ветствующем транзистор V15 полностью открыт. Чтобы увеличить , надо увеличить , поэтому следует уменьшить R49. Рекомендуется устанавливать =(I50+I65)⁰ эл.