15 Вопрос

Обращение потока мощности в электромашинной системе электропривода(система Г-Д) и в тиристорном нереверсивном электроприводе (система ТП-Д)

Инвертирование - процесс преобразования электрической энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Преобразователь, осуществляющ. процесс передачи энергии от источника постоянного тока в сеть переменного тока(инвертор). Т.к.его электрические параметры на стороне переменного тока (частота переменного тока, действующее значение напряжения) в этом случае полностью определяются параметрами сети, то такой инвертор называют зависимым, или ведомым сетью.

Система ТП-Д(Рис.2)

Сложность потому, что не удается изменить направление тока в якорной цепи, вследствие односторонней проводимости вентилей. В работу схемы необходимо вмешательство. Рассмотрим описанный ранее “перегон порожних сосудов”, заменив машины ~М и G на один тиристорный преобразователь (ТП).

При движении Л сосуда вверх до середины, машина “М” работает в Д режиме, а преобразователь- в выпрямительном. Их ЭДС направлены встречно, но т.к. E_d превышает величину E_М , ток I_d совпадает по направлению с ЭДС E_d .

В соответствии с признаками ,ТП является источником, а машина “М”- приемником эн. После перехода положения равновесия сосудов, Л ветвь окажется короче П и машина “М”, раскручиваемая более тяжелой П ветвью, увеличит свои обороты. При этом, ↑ значение ЭДС E_М>E_d , однако I_d изменить свое направление на противоположное не сможет- этому помешает односторонняя проводимость вентилей. Это означает, что машина “М” не становится источником, а ТП- приемником эн. Для этого, не изменяя направление тока в якорной цепи на обратное, необходимо поменять полярность ЭДС ТП и машины “М”. В ТП это достигается изменением величины угла управления  . Его нужно сделать большим, чем 90. Выполняется это воздействуя на систему ТП. Т.е. в силовой цепи преобразователя никаких переключений делать не требуется. Изменить полярность ЭДС машины “М”, можно 3 сп-ми:

1. Изменить направление вращения машины на обратное, что для нас не подходит;

2. Переключить силовые провода (точки 1 и 2) на противопол. щетки якоря машины “М”;

3. Поменяв направление тока обмотки возбуждения на противоположное, изменив, например, полярность напряжения возбуждения U_в.

Выберем 3: при этом, будет обеспечен перевод машины “М” в режим работы источником эн , а ТП- в режим работы приемником эн. На схеме видно, что направление тока I_d не меняется, а направление ЭДС машины “М” и ТП соответствуют пунктирным стрелкам. Среднее значение ЭДС E_М должно превышать E_d . ЭДС E_М “приталкивает” ток I_d в фазы питающего трансформатора, в основном, когда ЭДС этих фаз направлены встречно протекающему току. Диаграммы напряжения и тока при работе ТП в режиме приемника энергии, т.е. в инверторном режиме приведены на рис 3.

Работа ТП в инверторном режиме, возможна при условиях:

4. Нагрузка должна содержать в своем составе источник постоянной ЭДС-E_М ;

5. Схема долж. обеспеч-ть возмож-ть протекания I_d в направлении ЭДС наг-ки, т.е. полярность E_М должна совпадать с проводящем направлением вентилей. Для выполнения этого требования мы изменим полярность ЭДС E_М на E_М;

6. Тиристорный преобразователь должен вырабатывать ЭДС E_d, направленную встречно ЭДС нагрузки и встречно проводящему направлению тиристоров;

7. Среднее значение ЭДС нагрузки должно превышать ср. значение ЭДС ТП.

(Рис 3)

схемамы, изображающие выпрямит. и инверт. режимы работы ТП: зависимость, связывающая управляющий фактор () величиной выпрямленного напряжения (E_d ) справедлива и для режима инвертир-я. При этом  > 90, E_d < 0;

18 вопрос

Классификация СИФУ. Функциональная схема канала СИФУ. Назначение отдельных элементов

Классификация и принципы построения СИФУ.

СИФУ можно разделить на два класса:

1. Синхронные системы управления;

2. Асинхронные СИФУ.

В синхронных системах каждый управляющий импульс жестко привязан к синусоиде своей фазы. место импульса определяется координатой управления- углом .

Угол управления ( ) есть угол, выраженный в электрических градусах, отсчитываемый от точки естественной коммутации двух коммутируемых фаз до момента включения тиристора последующей фазы.

В асинхронных СИФУ угол управления  в явном виде не связан с координатой t сети. Он получается как результат регулирования интервалов между импульсами управления. Асинхронные СИФУ являются замкнутыми системами, обеспечивающими регулирование выпрямленного напряжения по требуемому закону. В них действует отрицательная обратная связь по выходному напряжению ТП, регулирующая интервалы между двумя соседними включающими импульсами.

Угол управления ( ) отсчитывается от предыдущего импульса.

t_i = t_i-1 + 2/m_n + _i (U_У)

Рис 28

Величина _i определяет приращение угла  на интервале между двумя соседними управляющими импульсами. Система регулирования (рис 29) содержит аналоговую часть и дискретную, связывающую СИФУ и ТП.

В СИФУ асинхронной системы управления должно быть предусмотрено ограничение минимального и максимального значений угла  допустимыми величинами, что существенно усложняет систему. Это является основным ее недостатком. Главным достоинством системы является ее высокая помехоустойчивость. На ее работу не влияют искажения питающего напряжения, которые могут иметь место в сети переменного тока.

Рис 29

Асинхронные СИФУ находят в практике ограниченное применение.

В дальнейшем мы будем рассматривать только первый тип систем - синхронные СИФУ.

3.5.1.1.Принципы построения синхронных СИФУ.

Синхронные СИФУ делятся на два вида:

1. Многоканальные СИФУ;

2. Одноканальные СИФУ.

Канальность СИФУ связана с тем фактом, что система должна обеспечить управление несколькими полупроводниковыми приборами- тиристорами, включенными в разные фазы и на разную полярность напряжения сети. Канальность СИФУ также связана с тем, что из всех функций системы управления выделяют одну главную- функцию сдвига управляющих импульсов относительно фазы синусоидального питающего напряжения.

Фазовый сдвиг управляющих импульсов может быть реализован в одном фазосдвигающем устройстве и, после этого, сдвинутые на угол  импульсные сигналы распределяются по тиристорам силовой схемы ТП, пройдя, предварительно, усиление в выходных устройствах.

Такая система управления относится к одноканальным.

Если же управление тиристорами одного плеча моста, или одной фазы в нулевой схеме осуществляется автономно и не связано с управлением другими тиристорами, такие системы относятся к многоканальным.

Таким образом канал- это часть СИФУ, содержащая определяющий функциональный элемент- фазосдвигающее устройство.

В многоканальной СИФУ в каждом канале автономно определяется своя точка естественной коммутации между фазами, токи которых предстоит скоммутировать данным вентилем. Затем осуществляется фазовый сдвиг сигнала на угол  в своем отдельном фазосдвигающем устройстве.

На рис 30 изображена функциональная схема многоканальной СИФУ. В ней видно, что каждый канал имеет свое фазосдвигающее устройство, а число каналов должно быть равно числу плеч в мостовой схеме выпрямления. Синхронизирующее устройство посылает в СИФУ “n” синхронизирующих сигналов в моменты равенства ЭДС фаз, коммутация которых должна быть выполнена данным вентилем.

Рис 30

Кроме сигнала синхронизирующего устройства на вход всех ФСУ поступает аналоговый сигнал U_У , величина которого определяет угол задержки включения всех вентилей ( ). Угол  во всех ФСУ должен быть одинаков, поэтому и сигнал управления (U_У) на каждом канале один и тот же.

Рис 31

На рис 31 изображена функциональная схема одноканальной СИФУ. В отличие от многоканальной здесь фазовый сдвиг осуществляется одним фазосдвигающим устройством, выходной сигнал которого поступает на распределитель импульсов в виде кратковременного импульса, частота поступления которого- 50 Гц.

Распределитель импульсов выдает шесть сдвинутых по фазе на 60 импульсов, поступающих на выходные устройства, где эти импульсы усиливаются и поступают на управляющие электроды тиристоров. В течение одного периода переменного напряжения распределитель импульсов успевает выдать шесть импульсов на выходные устройства и т.о. завершается один цикл включения тиристоров. Как и в предыдущей схеме, величина угла управления “” определяется величиной управляющего напряжения “U_У”, которое выдается входным устройством после сопоставления всех поступающих на него сигналов. Импульс на выходе ФСУ сдвинут на угол “” относительно точки естественной коммутации, местоположение которой на оси t определено импульсом “U_c”. Важным достоинством одноканальной СИФУ является высокая симметрия управляющих импульсов, которая достигается постоянством тактовой частоты распределителя импульсов (РП). Недостаток системы- ее сложность. Она связана с необходимостью обеспечения четкой работы распределителя импульсов.

Многоканальные системы, хотя содержат большее число элементов в функциональной схеме, тем не менее, реализуются проще одноканальных, поэтому при пульсности выше двух в ТП заводского изготовления используются, как правило, многоканальные СИФУ.