книги из ГПНТБ / Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока

друга по фазе на угол управления ау = уя (рис. 4-34, д). При каждом переза­ ряде одного коммутирующего конденсатора запирается один из диагонально расположенных в мосте силовых тиристоров (рис. 4-34, г, д). Коммутирующие дроссели могут быть выполнены линейными на сердечниках с зазором или не­ линейными — насыщающимися (см. гл. 5). Питание цепей перезаряда конден­ сатора может осуществляться от вспомогательных низковольтных источников

Рис. 4-35

UK или от емкостных делителей. Для уменьшения скорости нарастания тока во вспомогательных тиристорах при их включении последовательно с коммути­ рующими конденсаторами включаются дроссели насыщения L„.

Рассмотрим работу выходного каскада реверсивного ШИП (рис. 4-33). При определенной полярности входного сигнала на управляющие электроды тири­ сторов ведущей диагонали моста, например 77, Т4 подаются через период вклю­ чающие импульсы напряжения Uyi, uyt, длительность которых (1 + у) Т. На тиристоры второй диагонали (ТЗ, Т2) также через период подаются дополняющие импульсы длительностью (1 — у) Т. Якорь в течение интервала уТ оказы­ вается включенным в питающую сеть, а в течение интервала (1 — у) Т — зако-

роченным через включенные тиристоры и обратные диоды моста (рис 4-34, а—в). При изменении знака входного сигнала ведущей становится вторая диагональ моста, и управляющие импульсы длительностью (1 + у) Т через период по­ даются на тиристоры ТЗ и Т2, а импульсы длительностью (1 — у) Т включают через период-тиристоры ТІ, Т4. Изменение знака входного сигнала должно со­ провождаться снятием включающих сигналов с управляющих электродов всех силовых тиристоров на время задержки реверса ї0 ж 2Т. Достоинством рассмот­ ренной схемы ШИП является симметричность циклов перезаряда коммутирую­ щих конденсаторов (рис. 3-34, д) и отсутствие дополнительных зарядных дрос­ селей. Блок-схема управления коммутирующим устройством реверсивного ШИП

из ведомых автогенераторов синхронизируется импульсами с выхода опорного генератора ЗГО в том случае, если напряжение на выходе соответствующего мо­ дулятора длительности отсутствует. При некоторой полярности входного сиг­ нала импульсы появляются на выходе одного нереверсивного модулятора, на­

и фазы их колебаний совпадают (рис. 4-35, б). Каждый ведомый автогенератор управляет схемой формирования импульсов, включающих вспомогательные тиристоры, иу, и4 , (или и3 ,, и2 ,), которые запирают одну диагональ моста (Т1, Т4 или ТЗ, Т2).

Выходные напряжения задающих генераторов ЗГ1, ЗГ2 дифференцируются элементами ДЭ1, ДЭ2 и после разделения с помощью диодных схем управляют работой усилителей-формирователей УФІ' — УФ4', импульсы с выходов ко­ торых ы,, — и4, включают вспомогательные тиристоры ТІ — Т4' (рис. 4-35, а). Импульсные напряжения иу — uv используются также для переключения триггерных схем, формирующих управляющие импульсы для силовых тиристо­ ров ШИП (рис. 4-35, б). При изменении знака « в х первый автогенератор ЗГ1 синхронизируется импульсами с работающего модулятора Ml, и выходное на­ пряжение и з г х смещается по фазе относительно опорного и з г о . Это приводит к реверсу выходного напряжения преобразователя (рис. 4-35, б).

4 - 9 . Расчет коммутирующих устройств реверсивных ШИП

Коммутирующие цепи реверсивных ШИП с зарядными дросселями (рис. 4-26, 4-28, 4-29) аналогичны коммутирующим устройствам не­ реверсивных преобразователей, и расчет их не отличается от изложен­ ного в § 4-4 — 4-7. Наибольшее распространение в реверсивных тиристорных ШИП получили симметричные коммутирующие устрой­ ства с двумя вспомогательными источниками питания (рис. 4-30, б, в, 4-32 и 4-33). Электромагнитные процессы в этих схемах протекают одинаково и могут быть рассмотрены на примере трансформаторной схемы (рис. 4-30, б) с поочередной коммутацией тиристоров одной диа­ гонали моста.

Электромагнитные процессы в реверсивном ШИП с поочередной коммутацией. Тиристоры анодной и катодной групп моста запираются через период в моменты включения вспомогательных тиристоров TV или Т2' (рис. 4-30, а, б). При этом э. д. с. е2 , индуктируемая в обмотке

Относительное напряжение на конденсаторе в конце коммутацион­ ного интервала ху определяется на основании уравнений (4-93), (4-96), (4-97):

"с Ш = *! = - 1 + е - ° < я ^ {(1 + х01) cos (я - а ) +

+ ІУоі + ^ ( 1 + *«)] sin (я —а)} =

л— D(n—а)

і Л 2 , ! + (1 + * 0 1 ) 2 + 2 D % (1 + % ) + D V 0 1 '

Пренебрегая последним слагаемым знаменателя (величиной вто­ рого порядка малости), получим

х, = ~ис [t] = - 1 - < Г ° ( Я - ° У fm + (1 + дд« + 2Dyw (1 + * и ) = -

На основании (4-98) можно составить нелинейное разностное урав­ нение для дискретных значений относительных напряжений на кон­ денсаторе исо1 [га] = исо [га] = х0 [га], соответствующих началу каж­ дого коммутационного интервала (моментам включения вспомогатель­ ных тиристоров ШИП):

Максимальные значения токов перезаряда конденсатора нага+ 1-м периоде

Уравнения (4-99) — (4-101) позволяют рассчитать переходный про­ цесс в коммутирующем устройстве ШИП, если известен закон измене­ ния относительных токов нагрузки в моменты коммутации 7Н [га]. На рис. 4-36 представлен переходный процесс, возникающий в комму­ тирующих цепях при внезапном изменении тока нагрузки 7„ [га] от 0 до 7І

Характеристики коммутирующего устройства реверсивного ШИП.

Для расчета коммутирующего устройства необходимо определить ко­ ординаты предельного цикла перезаряда коммутирующего конденса­ тора (х0, R0), соответствующие квазиустановившемуся режиму работы ШИП с постоянным током нагрузки 7„. При работе в"квазиустановив-

Характеристики переходного угла в' = / (/„) в отличие от харак­

теристик 8 = / (7„), имеют падающий характер (рис. 4-38, а). Сравнивая характеристики коммутирующих устройств с двумя

источниками UK [хт = х0 , ут = f (7Н )] и с зарядным дросселем [хт1, утр = / (7Н)]» можно заметить, что максимальные координаты предельного цикла ШИП с двумя источниками UK примерно вдвое больше (рис. 4-38, а). Такие схемы обладают повышенной статической

и динамической перегрузочной способностью. Характеристики безразмерных емкостей С и С —

— f (7„) коммутирующих устройств с двумя источниками при коэффи­ циенте напряжения киптр = 7 примерно одинаковы с соответ­ ствующими характеристиками коммутирующего устройства с за­ рядным дросселем и ки = 2. Однако приведенные коммута­ ционные потери мощности в ШИП с зарядным дросселем при-

О ч 2

Рис. 4-38

мерно вдвое превышают Р к о м для реверсивных ШИП с двумя источ­ никами питания UK (рис. 4-38, б). Для получения минимальных ком­ мутационных потерь мощности в устройстве с двумя источниками UK коэффициент питающего напряжения kv и коэффициент трансформа­ ции пх р должны быть выбраны таким образом, чтобы

Преимущества коммутирующих устройств этого типа проявляются и при протекании переходных процессов в системе. В них угол дейст­ вия обратного напряжения 9 (п) в процессе реверса существенно боль­ ше, а динамическое падение угла 8 [0] — 6М И Н = Д6Д И Н меньше, чем в коммутирующих устройствах с зарядными дросселями (рис. 4-38, в). Из-

менение тока нагрузки ШИП с двумя источниками UK при реверсе характеризуется решетчатой функцией 7Н [п], представленной на рис. 4-21. Синтез параметров коммутирующих устройств реверсивных ШИП выполняется таким же образом, как и нереверсивных ШИП с последовательной коммутацией (см. § 4-5).

4-10. Автоколебательные режимы в системах «ШИП—двигатель»

В тиристорных системах электропривода с ШИП в некоторых ре­ жимах работы появляются автоколебания [5, 86, 101, 112]. Их воз­ никновение связано с определенными законами коммутации тока- в выходном каскаде преобразователя и с управлением силовыми ти­ ристорами короткими включающими импульсами.

Автоколебания, связанные с законами коммутации силовых ти­ ристоров выходного каскада ШИП. Получивший наибольшее распро­ странение закон управления реверсивными ШИП с поочередной ком­ мутацией двух тиристоров в одной диагонали моста вызывает ряд особенностей в динамике систем электропривода с тиристорными ШИП, которые были установлены в работах В. А. Толмачева и Л. А. Шпиглера [101, 112]. Эти особенности обусловлены спецификой силовой цепи преобразователя с таким законом коммутации, заключающейся в следующем: 1) при неизменном знаке входного сигнала ток в цепи якоря не может изменить своего направления и режим динамического торможения в системе отсутствует; 2) изменение знака входного сиг­ нала приводит к включению тиристоров противоположной диагонали моста и к образованию цепи якоря, но с некоторой задержкой (t0 2Т); 3) при нулевом сигнале на входе ШИП все тиристоры моста заперты и цепь якоря разомкнута. Разрыв силовой цепи якоря при нулевом сигнале на входе может вызвать автоколебания в замкнутой по скорости системе «ШИП—двигатель», (рис. 4-39, а) при низких заданных скоростях вращения w3 .