Силовая преобразовательная техника
.pdf
Развертываемое напряжение определяется выражением:
U П |
U |
ПМ |
. |
(24.1) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В момент равенства двух напряжений UП и Uу выходное состояние компаратора изменяется с “+” на “–”.
Для момента времени, при котором произошло равенство напряжений, для входной цепи компаратора можно записать уравнения Кирхгофа:
i |
П |
|
|
|
|
U |
П |
|
|
||
R |
||
|
1 |
|
i |
у |
0 |
|
|
|
|
|
U |
у |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
R |
|
||
|
|
2 |
|
,
0
.
Принимая, что R1 = R2, можно записать UП = –Uу. Учитывая, что в момент равенства напряжений θ = α, можно записать:
U |
ПМ |
U |
у , |
|
|||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
откуда получаем выражение регулировочной характеристики СИФУ
(характеристики управления СИФУ):
|
U |
у |
. |
(24.2) |
|
|
|
||||
U ПМ |
|||||
|
|||||
|
|
|
|||
Рис. 24.3. Регулировочная характеристика СИФУ
Из регулировочной характеристики (рис. 24.3) видно, что меньшим значениям
Uу соответствует меньший угол открывания α и, следовательно, большее значение выпрямленной ЭДС Е.
101
Однако необходимо, чтобы при Uу=0 выпрямленная ЭДС Е также была равна нулю, т.е. Е=0. Для выполнения этого условия на вход компаратора вводят напряжение смещения Uсм (рис. 24.4). Величину Uсм выбирают таким образом,
чтобы при Uу=0 выпрямленная ЭДС была равна нулю (Е = 0).
Рис. 24.4. Схема компаратора с Uсм
U П U у Uсм 0
Угол открывания, соответствующий Uу=0, называется начальным углом открывания αнач.
Uу = 0, следовательно UП = –Uсм.
U ПМ нач Uсм .
При работе выпрямителя в режиме непрерывного тока αнач = π/2. Это справедливо для всех полностью управляемых схем выпрямителей. В режиме прерывистого тока: для однофазной мостовой схемы αнач = π,
αнач = 150° – для трёхфазной нулевой схемы; αнач = 120° – для трехфазной мостовой схемы.
Эти же значения αнач справедливы для соответствующих полууправляемых схем.
U П (U у Uсм ) ,
102
|
|
(U |
|
U |
|
) |
|
U |
|
у |
см |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
ПМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.
(24.3)
Выражение (24.3) –это уравнение регулировочной характеристики СИФУ при наличии UСМ. Регулировочная характеристика СИФУ с UСМ, построенная по уравнению (24.3), представлена на рис. 24.5.
Рис. 24.5. Регулировочная характеристика СИФУ с Uсм
Для |
|
|
|
U |
|
|
U |
ПМ |
, следовательно, |
|
|
|
U |
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПМ |
. |
||||||||
|
нач |
|
2 |
|
см |
|
2 |
|
U |
ПМ |
|
|
|
2 |
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
103
25. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УПРАВЛЕНИЯ: СУ ВЕНТИЛЯМИ, ВК, УВ ПРИ ПИЛООБРАЗНОМ И КОСИНУСОИДАЛЬНОМ ОПОРНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ
Характеристикой управления СУ вентилями называется зависимость
f
(U |
) |
у |
|
. Для того, чтобы
U |
у |
0 |
|
|
соответствовало E 0 , необходимо, чтобы при
U у 0 угол 2
(
E E0
cos
). Этот угол
, при котором
E
0
, называется
начальным углом открывания вентилей нач . |
|
|
||||
Чтобы при |
U у 0 |
получать необходимый |
||||
компаратора вводить UСМ |
(рис. 25.1). |
|
|
|||
|
|
U П UСМ U у |
0 |
; |
||
|
|
U П |
U ПМ |
. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
нач |
|
,
необходимо на вход
Рис. 25.1. Схема компаратора К
U ПМ 10 В (или U ПМ |
|
10 В – отрицательная «пила»), |
||||||||||||||||||||
|
|
|
U ПМ |
|
(UСМ U у ) , |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
(UСМ |
U у ) . |
|
|
(25.1) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
U |
ПМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Найдём из этого выражения U |
СМ |
: |
U |
у |
0 , |
|
нач |
|
; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
U ПМ |
|
|
|
10 |
|
5 В |
|||||||||||||
СМ |
|
нач |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
или
104
UСМ |
U |
ПМ |
. |
(25.2) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Таким образом, характеристика управления СИФУ при пилообразном
опорном напряжении (рис. 25.2)
|
|
U у |
|
|
. |
(25.3) |
|
U |
|
2 |
|||||
|
ПМ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 25.2. Характеристика управления СИФУ при пилообразном опорном напряжении.
При косинусоидальном опорном напряжении:
U у |
U КМ cos , |
||||
где U КМ 10 В – максимальное |
значение |
косинусоидального |
|||
напряжения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
arccos |
|
|
. |
||
|
|
|
U КМ |
||
(25.4)
опорного
(25.5)
105
Для полностью управляемых выпрямителей
СИФУ нет необходимости.
|
нач |
|
2
, поэтому вводить
U |
СМ |
|
в
U |
КМ |
10 В U |
у |
[ 10 В; 10 |
|
|
|
В]
.
Характеристика управления СИФУ при косинусоидальном опорном напряжении представлена на рис. 25.3.
Рис. 25.3. Характеристика управления СИФУ при косинусоидальном опорном напряжении
Характеристика управления вентильного комплекта – это зависимость
E f ( ) .
E E0 cos ; |
|
||
arccos |
E |
. |
(25.6) |
|
|||
|
E0 |
|
|
Характеристика управления вентильного комплекта, построенная по выражению (25.6) представлена на рис. 25.4.
106
Рис. 25.4. Характеристика управления вентильного комплекта (регулировочная характеристика выпрямителя)
Характеристика управления преобразователем – это зависимость
E f (U у ) .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E E0 cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(U |
у |
U |
СМ |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U ПМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
E E0 |
|
|
|
|
|
(U у U |
|
|
|
|
E0 |
|
|
|
|
|
U у |
|
|
E0 |
|
|
|
U |
|
(25.7) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
cos |
|
|
|
СМ ) |
cos |
|
|
|
|
sin |
U ПМ |
у . |
|||||||||||||||||
|
|
|
U ПМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
ПМ |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
U |
|
|
arcsin |
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ПМ |
|
E0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Отсюда U у |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
107 |
Характеристика управления преобразователем при пилообразном опорном напряжении, построенная по выражению (25.7) представлена на рис. 25.5.
Рис. 25.5. Характеристика управления преобразователем при пилообразном опорном напряжении
При косинусоидальном опорном напряжении:
E E0 cos |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
U |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
у |
|
|||||
arccos |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U КМ |
|
||||
|
|
|
|
U |
у |
|
|
|
|
|
E E0 |
|
|
|
|
|
|
|
, |
(25.8) |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
U КМ |
|
|
|||||
U у E U КМ .
E0
Характеристика управления преобразователем при косинусоидальном опорном напряжении, построенная по выражению (25.8) представлена на рис. 25.6.
108
Рис. 25.6. Характеристика управления преобразователем при косинусоидальном опорном напряжении
109
26.ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ КОММУТАЦИЯ ВЕНТИЛЕЙ
ВПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ШИРОТНОИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ
ЕМКОСТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ
Вряде полупроводниковых преобразователей вентилей в течение рабочего интервала подключены к постоянному напряжению и не могут быть закрыты как
ив преобразователях с естественной коммутацией (например, в выпрямителях),
т.к. для их запирания необходимо снизить анодный ток до нуля и приложить обратное напряжение.
В таких преобразователях нужны специальные коммутационные устройства-
устройства принудительной коммутации (УПК), предназначенные для запирания тиристоров СБ в требуемый момент времени. УПК содержат дополнительный источник питания: важнейшие элементы – ёмкости и индуктивности.
Коммутация, осуществляемая с помощью УПК, называется искусственной,
принудительной.
Существует множество схем принудительной коммутации. Все они делятся на две группы:
1)схемы с параллельной коммутацией;
2)схемы с последовательной коммутацией.
Схема на рис. 26.1 представляет собой последовательный ШИП, где в качестве управляемого ключа используется основной тиристор VS1
(полууправляемый ключ). Это схема ШИП с параллельной емкостной коммутацией.
110