Глава III фазосмещающие устройства

Фазосмещающее устройство (ФСУ) является наиболее важным функциональным узлом, определяющим основные свойства СИФУ. ФСУ формирует углы управления, величина которых задается напряжением управления. Реализуемая при этом зависимость называетсяфазовой характеристикой, иногда ее называют регулировочной характеристикой СИФУ (или ФСУ). В каждом периоде напряжения сети формируется р импульсов для преобразователей с симметричными схемами и р/2 - для преобразователей с несимметричными схемами силовых цепей. ФСУ, которые используются в НПЧ, иногда называют модуляторами.

В мощных преобразователях часто применяется параллельное и последовательное включение тиристоров. Управляющий импульс должен подаваться на все эти тиристоры одновременно, и в дальнейшем они рассматриваются как один.

В зависимости от способа формирования заданных углов управления каждым тиристором в многофазном преобразователе различают многоканальные и одноканальные ФСУ, а с точки зрения определения моментов подачи управляющих импульсов различают синхронные и асинхронные ФСУ. В многоканальных угол управления каждым тиристором формируется в отдельной ячейке ФСУ. В одноканальных a формируется в одном устройстве, общем для всех тиристоров данного ВК. Некоторые преобразователи имеют синхронные ФСУ, которыве здесь названы комбинированными. В этом случае для каждой пары тиристоров мостовой схемы, подключенных к одной фазе питающего напряжения (тиристоров одной стойки), используется одна ячейка ФСУ, которая управляет одним тиристором катодной группы (например VS1 или VS3) и одним тиристором анодной группы (VS4 или VS6). Управляющие импульсы подаются в противофазе, т.е. со сдвигом на полпериода. Для трехфазной мостовой схемы требуется три ячейки ФСУ с ФД и шесть УМ.

В синхронном ФСУ угол управления в соответствии с фазовой характеристикой отсчитывается для каждого тиристора от момента естественного включения, или фаза включения отсчитывается от момента перехода напряжения (ЭДС) питания анодной цепи через нуль. Таким образом, фаза подачи i-го управляющего импульса

, (12)

где - интервал повторяемости выходных напряжения и тока.

В асинхронной ФСУ момент подачи управляющего импульса на следующий тиристор отсчитывается от момента подачи предыдущего импульса. В установившемся режиме управляющие импульсы следуют с интервалом повторяемости. В общем случае

, (13)

где - приращение угла управления, необходимое для получения требуемых выпрямленных напряжения или тока в переходном режиме. Синхронные ФСУ выполняются многоканальными, одноканальными и комбинированными. Асинхронные ФСУ имеет смысл выполнять только одноканальными. По принципу работы ФСУ часто называют и всю СИФУ синхронной, многоканальной, асинхронной и т.д.

1. Многоканальные синхронные фсу

Функциональная схема однокомплектного трехфазного мостового преобразователя с многоканальным синхронным ФСУ приведена на рис.11. На этой и последующих схемах ФСУ иногда будут показываться

устройства, не входящие в ФСУ: ВК, ТСУ, ФСН и др. Для многоканальных ФСУ требуемое количество синхронизирующих напряжений равно пульсности преобразователя, в данном случае р=6. Эти напряжения и общее напряжение управления подаются на р ячеек фазосдвигающего устройства (ЯФСУ). Выходные сигналы ЯФСУ подаются на ФД, где формируются по длительности, затем усиливаются по мощности УМ и через устройство гальванической развязки подаются на управляющие электроды (и катоды) тиристоров. Штриховыми линиями показаны линии передачи дублирующих управляющих импульсов, которые нужны для мостовых схем, когда импульсы формируются с длительностью, меньшей интервала повторяемости.

Достоинством многоканальных ФСУ является высокое быстродействие и сравнительная простота. Их недостаток в большой асимметрии углов управления (порядка 3...6°), поскольку элементы ЯФСУ изготовляются с разбросом параметров 5...10%. Элементы, имеющие малую погрешность (0.5...1%), существенно дороже, поэтому обычно для уменьшения асимметрии до 2...3° вводят переменные резисторы и каждую ячейку настраивают отдельно. Существенно уменьшить асимметрию можно используя одноканальные ФСУ.