3577

Рис. 4.6. Функциональная схема одноканальной СИФУ для трехфазного выпрямителя

емя большое распространение находят многоканальные системы управления с осдвигающими устройствами ввиду их простоты и универсальности.

Вертикальная шестиканальная система управления трехфазным мостовым выпрямителем (рис.4.7) состоит из синхронизатора (С), шести фазосдвигающих устройств (ФСУ1-ФСУ6), шести формирователей импульсов (ФИ1-ФИ6), шести выходных каскадов (ВК1-ВК6). Принцип работы схемы аналогичен работе схемы (рис.4.5).

Необходимый фазовый сдвиг управляющих импульсов относительно анодного напряжения тиристоров создается с помощью синхронизато-

ра и фазосдвигающего устройства. ГПН, входящий в состав ФСУ, работает с частотой, равной частоте сети.

Рис. 4.7. Функциональная схема шестиканального СИФУ для трехфазной мостовой схемы

Часто в системах управления выпрямителями сочетают принципы одноканального и многоканального способов управления. Например, на рис. 4.8 приведена трехканальная система управления для трехфазного мостового выпрямителя.

Uу4

Рис. 4.8. Трехканальная СИФУ для трехфазного мостового выпрямителя

Каждый канал служит для управления противофазными тиристорами моста. Например, первый канал вырабатывает импульсы управления U у 1 и U у 4 , соответственно для управления тиристорами VS1 и VS4 (см.

рис. 1.9). Фазосдвигающие устройства ФС1-ФС3 в этой схеме работают с частотой, в 2 раза превышающей частоту сети. Распределители импульсов РИ1-РИ3 осуществляют распределение импульсов, сформированных формирователями ФИ1-ФИ3 по противофазным тиристорам.

Схемы рис. 4.7 и 4.8 могут обеспечить нормальное функционирование трехфазной мостовой схемы выпрямителя, если их формирователи импульсов будут иметь выходные сигналы с длительностью более 60 эл.

град. При управлении короткими импульсами каждый выходной каскад (рис. 4.9) должен иметь два входа, первый из которых предназначен для передачи ―своего‖ импульса, а второй – для ―чужого‖ импульса, сдвинутого на угол 60 эл. град. относительно ―своего‖ импульса (рис.4.4).

Рис. 4.9. Схема формирования сдвоенных импульсов

4.4. Примеры схемной реализации систем импульсно-фазового управления выпрямителями

Рис. 4.10. Функциональная схема СИФУ для реверсивного выпрямителя с раздельным управлением однофазными мостовыми комплектами

Функциональная схема СИФУ для реверсивного выпрямителя с раздельным управлением однофазными мостовыми комплектами приведена на рис. 4.10, временные диаграммы, поясняющие ее работу, - на рис. 4.11.

Рис.4.11. Временные диаграммы напряжений СИФУ для реверсивного выпрямителя с раздельным управлением однофазными мостовыми комплектами

СИФУ выполнена по одноканальному принципу. Она включает в себя следующие основные узлы: источник синхронизирующего напряжения – трансформатор TV; пороговые элементы ПЭ1, ПЭ2; формирователь синхронизирующих импульсов ФСИ; генератор пилообразного напряжения ГПН; нуль-орган НО; формирователь длительности импульсов ФДИ; схемы совпадения СС1-СС4; усилители импульсов УИ1-УИ4; выходные каскады ВК1-ВК4; инвертор НЕ.

СИФУ работает следующим образом. Напряжение сети через трансформатор TV подводится к фильтру Ф, предназначенному для снижения влияния искажений напряжения сети на работу СИФУ. С выхода фильтра напряжение Uф , сдвинутое на угол 15-20 эл. град. по отношению

к напряжению синхронизации U с , поступает на выходы пороговых эле-

ментов ПЭ1 и ПЭ2. Пороговые элементы формируют два прямоугольных противофазных напряжения U1 и U 2 .

Длительность импульсов напряжения U1 и U 2 благодаря наличию зоны нечувствительности пороговых элементов меньше 180 эл.град. и составляет примерно 176 эл. град. Этот интервал определяет зону разрешения выдачи управляющих тиристорами импульсов. В моменты времени, когда выходные напряжения обоих пороговых элементов равны 0, формирователь синхроимпульсов ФСИ вырабатывает импульсы U с и , следующие с частотой, в два раза

превыщающей частоту сети. Синхронно с импульсами U с и на выходе ГПН вырабатывается пилообразное напряжение U п . При отсутствии импульсов U с и пилообразное напряжение линейно нарастает, а при поступлении на вход

ГПН импульс быстро снижается до нуля. На входе нуль-органа НО присходит сравнение трех сигналов; напряжение управления U у , напряжения сме-

На выходе формирователя длительности импульсов ФДИ в этот момент образуется управляющий импульс U и , длительность которого составляет 1030 эл. град. Распределение импульсов U и по тиристорам осуществляется с помощью четырех элементов совпадения СС1-СС4. На каждый элемент совпадения подается логический сигнал U1 или U 2 синхронизации с сетью, сигнал В или Н с выхода логического устройства ЛУ и управляющий фазовый сигнал U и СИФУ.

Если логическое устройство включено в направлении вперед, т.е. когда сигнал В равен единице, а сигнал Н-нулю, то управляющий сигнал

СС3 или СС4. Выходные сигналы элементов совпадения усиливаются усилителями УИ1-УИ4 и через выходные каскады ВК1-ВК4 поступают к соответствующим тиристорам. Инвертор НЕ формирует сигнал U б и , бло-

кирующий переключение логического устройства ЛУ во время выдачи импульса с СИФУ (см. рис. 3.20).

СИФУ для нереверсивного однофазного мостового выпрямителя, силовая схема которого приведена в п.2.3. отличается от схемы рис. 4.10 тем, что в ней отсутствуют схемы совпадения СС3 и СС4, усилители импульсов УИ3 и УИ4, выходные каскады ВК3 и ВК4, относящиеся ко второму комплекту тиристоров, а также инвертор НЕ.

Принципиальная схема СИФУ для реверсивного выпрямителя с раздельным управлением однофазными мостовыми комплектами, соответствующая функциональной схеме рис.4.10 показана на рис. 4.12 . Напряжение синхронизации U с через пассивный фильтр Ф (R1,R2,C1) поступает на первый и второй пороговые элементы ПЭ1 и ПЭ2 (транзисторы VT1, VT2, VT3, VT4), имеющие зону нечувствительности, из-за которой длительность сигналов U1 и U 2 (рис. 4.11) меньше 180 эл. град. Формирователь синхроимпульсов ФСИ выполнен на двух логических элементах D1, D2, выходы которых через общий резистор R5 подключены к источнику +15В. Два входа каждого логического элемента соединены между собой и подключены к выходу соответствующего порогового элемента. ГПН представляет собой интегрирующий операционный усилитель А1, вход которого через R8 подключен к источнику -15В. Конденсатор С2 цепи обратной связи операционного усилителя зашунтирован транзистором VT5. База этого транзистора через резистор R7 подключена к формирователю синхроимпульсов. При сигнале 0 на выходе ФСИ транзистор VT5 закрыт, напряжение на выходе А1 нарастает линейно во времени от 0 до 10В. Логический сигнал 1 ФСИ открывает транзистор VT5, который переходом коллектор-база шунтирует конденсатор С2. Напряжение на выходе ГПН быстро уменьшается до нуля. На входе усилителя А2 (НО) пи-

длительности импульсов реализован на транзисторе VT6, который через R15 и С3 подключен к выходу усилителя А2. На базу транзистора VT6 через R16 подается смещение +15В, под действием которого он открыт. При переходе напряжения на выходе А2 с положительного значения на отрицательное на время перезаряда конденсатора С3 через R15 транзистор VT6 закрывается и на его коллекторе появится положительный импульс напряжения +115В. Этот импульс через один из элементов D3-D6, представляющих схему совпадения, поступает на вход одного из усилителей импульсов VT7-VT10.

Рис. 4.12. Принципиальная схема СИФУ

Для большинства выпрямителей потенциал силовых цепей относительно земли значительно выше потенциала цепей управления. Для упрощения конструкции выпрямителя и обеспечения безопасности об-

служивания устанавливаются узлы потенциального разделения главных цепей и цепей управления. В системах управления выпрямителями потенциальное разделение цепей осуществляется в выходных каскадах, для чего применяют оптопары или импульсные трансформаторы.

На рис.4.12 показано разделение цепей с помощью тиристорных оптопар. Светодиоды V11-V14, V21-V24, подключенные через резисторы R26-R29 к транзисторам VT7-VT10, обеспечивают управление силовыми фототиристорами (на рисунке не показаны ) через оптическую связь.

На рис.4.13 показана схема усиления импульса на элементах D1, D2 и трансформаторного выходного каскада. В цепи управляющего электрода могут быть индуцированны импульсы от коммутации соседних тиристоров или сетевых помех, вызывающие переход тиристора в открытое состояние и неправильную работу схемы. Для защиты от помех между управляющим электродом и катодом тиристора включены конденсатор С1 и резистор R6. Диод VD1 служит для среза отрицательной полуволны вторичного напряжения импульсного трансформатора, а диод элемента D2, включенный паралельно первичной обмотке трансформатора, защищает транзистор при его отключении.

Используя узлы, аналогичные приведенным на рис. 4.12, можно построить СИФУ для выпрямителей с любым числом фаз.

Рис. 4.13. Схема усилителя импульса и выходного каскада

5. ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

5.1. Двигательный режим

Регулирование скорости двигателей постоянного тока занимает важное место в автоматизированном электроприводе. Применение с этой целью тиристорных преобразователей является одним из самых современных путей создания регулируемого электропривода постоянного тока.

Управление скоростью двигателя постоянного тока осуществимо тремя способами:

1)изменением тока в якоре при неизменном магнитном потоке;

2)изменением магнитного потока при неизменном токе якоря;

3)комбинированное.

Управление по обмотке возбуждения из-за большой постоянной времени ее приводит к худшим динамическим свойствам, чем при управлении по якорю.

Эффективным средством уменьшения диапазона действия режима прерывистых токов является увеличение числа фаз и тактности схемы управляемого выпрямителя. Это уменьшает длительность работы каждо-

и q – тактность схемы (для мостовых схем q = 2).

Среднее значение выпрямительной ЭДС управляемого выпрямите-

ля

где Е2 – действующее значение фазной Э.Д.С. вторичной обмотки трансформатора при q = 2 и линейной ЭДС при q = 2.

Суммарное падение напряжения при протекании тока нагрузки в якоре цепи в системе УВ–Д определяется падением напряжения, обусловленным процессом коммутации вентилей U X , на вентилях в открытом состоянии (включая падение на щетках двигателя), на активных сопротивлениях трансформатора U R , на активных сопротивлениях реактора U P , и якоря двигателя U Я .

Определение этих падений напряжений, вследствие многих факторов, представляет собой сложную задачу. Однако благодаря принятым допущениям, которые не вносят существенных погрешностей в расчеты, ее можно упростить. С учетом изложенного найдем параметры системы УВ-Д (рис. 5.1)

U B

U в RЭ RR RЯ