- •Министерство образования Российской Федерации
- •Введение.
- •1.1.Понятие и классификация элементов аэп.
- •1.2.Общие сведения о силовых преобразователях электропривода.
- •3.0.Управляемые выпрямители и ведомые сетью инверторы.
- •3.1.Общая характеристика схем управляемых
- •Трехфазная нулевая схема выпрямления.
- •Трехфазная мостовая схема выпрямления.
- •3.2. Рабочие процессы, основные соотношения и статические характеристики силовых вентильных преобразователей постоянного тока.
- •3.2.1.Неуправляемый выпрямитель при мгновенной
- •3.2.1.1.Рабочий процесс
- •3.2.1.2.Величина эдс неуправляемого выпрямителя.
- •3.2.1.3.Величина и характер изменения обратного напряжения на вентилях.
- •3.2.1.4.Токи вторичных и первичных обмоток
- •3.2.2.Тиристорный преобразователь при мгновенной коммутации.
- •3.2.2.3.Внешние характеристики тиристорных преобразователей.
- •3.3.Инверторный режим работы тиристорных преобразователей.
- •Источник и приемник энергии постоянного тока.
- •Перевод нереверсивного тиристорного преобразователя из выпрямительного в инверторный режим работы.
- •3.3.4.Особенности инверторного режима работы тп.
- •3.4.Трехфазный мостовой тп.
- •3.5.Системы управления преобразовательными устройствами.
- •Основные узлы многоканальной сифу.
- •3.5.2.1. Синхронизирующие устройства (су).
- •Фазосдвигающее устройство (фсу).
- •3.6.Реверс вентильного электропривода постоянного тока.
- •3.6.4. Системы с совместным управлением вентильными группами реверсивного тп.
- •3.6.4.1.Одноканальные системы управления тп.
- •3.6.4.1.1.Системы с безлюфтовым сопряжением механических характеристик.
- •3.6.4.1.2.Линейное (симметричное) согласование.
- •3.6.5.Системы с раздельным управлением вентильными группами реверсивного тп.
- •3.6.5.1Общие принципы построения и типы систем управления.
- •3.7.1. Коэффициент мощности тиристорного электропривода постоянного тока.
- •Влияние работы тиристорного электропривода на питающую сеть.
- •Импульсное регулирование напряжения электропривода постоянного тока.
- •4.1. Принцип импульсного регулирования напряжения.
- •4.2. Способы реализации импульсных элементов (ключей).
- •4.3. Широтно- импульсные преобразователи для управления двигателями постоянного тока.
- •5.2.0.Преобразователи частоты с непосредственной связью нагрузки с сетью.
- •6.0.0. Аварийные режимы работы тп и защита тп от коротких замыканий, перегрузок и перенапряжений.
- •6.10 Средства и способы защиты от коротких замыканий и перегрузок.
- •6.1.1. Защита запиранием тиристоров.
- •6.1.2.Защита посредством автоматических выключателей (автоматов).
- •6.1.3. Защита плавкими предохранителями.
- •6.2.0. Защита от перенапряжений и самопроизвольного включения тиристоров.
- •6.2.1. Защита с помощью r-c цепочек.
- •6.2.2. Защита от перенапряжений, возникающих при отключении нагрузки с большой индуктивностью.
Импульсное регулирование напряжения электропривода постоянного тока.
4.1. Принцип импульсного регулирования напряжения.
В основе работы импульсных преобразователей лежит следующий принцип. Предположим, что нагрузка подключена к источнику напряжения через ключевой элемент “к”, который периодически замыкается и размыкается.
Время замкнутого (tр) и разомкнутого (t0) состояний ключа можно автоматически изменять, воздействуя на него сигналами, поступающими из системы управления “СУ”. В результате к нагрузке будет приложено импульсное напряжение, форма которого соответствует диаграмме, представленной на рис 64б.
Очевидно, что среднее значение напряжения на нагрузке будет зависеть от соотношения времени замкнутого и разомкнутого состояний ключа К.
Согласно определению среднего значения напряжения можно записать:
(4-67)
где Ud - среднее значение напряжения на нагрузке;
= tр + t0 - период переключения ключа или время цикла регулирования;
= 1/ - частота переключения ключа.
Отношение (tр /) = (4-68) называют коэффициентом заполнения периода рабочим импульсом. Изменяя , можно регулировать выходное напряжение на нагрузке.
Иногда рассматривается обратная величина q = (1/ ) = ( / tр), которая называется скважностью работы ключа.
При установлении соотношений между входным и выходным напряжениями, выявляя зависимость тока импульсного преобразователя от регулирующей переменной мы будем использовать коэффициент .
Регулирование напряжения в рассматриваемой схеме за счет изменения коэффициента можно рассматривать как широтно-импульсное регулирование напряжения на нагрузке.
Возможны три способа регулирования напряжения:
Широтно-импульсное регулирование (ШИР), когда время tр - переменное, а частота - постоянная;
Частотно- импульсное регулирование (ЧИР), когда время tр - постоянное, а частота - переменная;
Широтно-частотное регулирование, когда время tр и частота - переменные.
Чаще всего используется первый способ регулирования выходного напряжения. Его мы будем рассматривать.
Таким образом время рабочего импульса и время паузы связаны с соотношениями:
tр = (4-69)
t0= (1- ) (4-70)
Схема регулирования напряжения и диаграмма, изображенные на рис 64, могут быть реализованы лишь при активном сопротивлении нагрузки.
При использовании импульсного регулирования в системах электропривода нагрузка имеет активно- индуктивный характер и часто в составе нагрузки присутствует источник ЭДС.
В таком случае должен быть предусмотрен обратный вентиль. Он обеспечивает непрерывность тока в нагрузке при разрыве цепи импульсным элементом (ключом). На рис 65 изображена схема диаграммы напряжения и тока при активно- индуктивной нагрузке с противо-ЭДС.
На основании баланса энергии, поступающей в нагрузку из сети (от Uпит) и энергии, которая тратится в нагрузке, выявим зависимость, (связь) между средним значением тока, напряжением питания Uпит , ЭДС нагрузки Eн и коэффициентом . При получении этой зависимости введем допущение, что среднее и действующее значение тока в нагрузке равны. Это может иметь место при идеальной сглаженности тока (если Lн = ).
Uн I tр = Eн I tр + I2 Rн tр + WL (1)
WL = Eн I t0 + I2 Rн t0
Uн I tр = Eн I + I2 Rн (2)
Uн tр = Eн + I Rн
Разделим левую и правую части на , тогда:
Uн = Eн + I Rн
= (Eн + I Rн )/ Uн (4-71)
I = (Uн - Eн )/ Rн (4-72)
Рис 65
Уравнение (1) представляет собой уравнение баланса поступающей в нагрузку из сети энергии за время одного рабочего импульса (tр) и энергии, тратящейся в нагрузке за время . WL - энергия, накапливаемая в индуктивности за время tр. Этой энергии достаточно для поддержания тока в нагрузке, равного I за время паузы (t0).
Прибавив к правой части уравнения значение WL , получаем уравнение баланса энергии (2). Дальнейшие действия ясны без пояснений.
Уравнение (4-71) дает связь переменной с переменными I ,Uн ,Eн .
Уравнение (4-72) показывает, что регулирование тока в цепи нагрузки можно осуществлять изменением при неизменных Rн ,Uн ,Eн.