21. Системы с раздельным управлением вентильными гр. Реверсивного тп.

Общие принципы построения и типы систем управления:

Способ ограничения уравнительного тока - раздельное управление вентильными группами. Импульсы подаются только на одну группу вентилей и ток протекает через неё. Другая группа вентилей – заперта. Нет уравнительных токов и не требуется установка уравнительных дросселей.

Структурная схема с раздельным управлением (рис55)

Логическое переключающее устр-во ЛПУ – устр-во сопоставляя командные сигналы (U_з) и сигналы обратных связей ( U_о.н.), дает разрешение на включение тиристоров.

Вкл-ие импульсы не подаются на гр., вступающую в работу, пока не прекратится протекание тока через гр., закан-щую работу. → предусмотрена токовая блокировка, раб-щая от датчика тока ДТ. (контролирует снижение тока до нуля в группе, закан-ей работу). Необходима пауза между моментом отключения одной гр. и моментом включения другой, чтобы вентили восстановили запирающие свойства (310 миллисекунд).

Для предотвращения аварийных режимов в системе с раздельным упр-ем:

1. Не подавать одновременно управляющие импульсов на обе группы;

2. Поддержание подачи управляющих импульсов на тиристоры инверторной группы при наличии тока в ней;

3. Запрет вкл-я одной выпрямительной группы при наличии тока в другой;

4. При переключении групп должна обеспечиваться “аппаратная пауза”, в течение которой снимаются управляющие импульсы с обеих групп.

Выбор работающей группы осуществляет ЛПУ.

Два способа раздельного управления:

1. Управление, осуществляющее выбор работающей группы в функции от знака сигнала рассогласования заданной частоты;

2. Система самонастройки (система “сканирующей логики”).

Системы, работающие в зависимости от знака сигнала рассогласования.

На входы ЛПУ подаются два сигнала:

3. Сигнал наличия тока преобразователя;

4. Сигнал “ошибки” замкнутой системы автоматического регулирования. (пунктирной линией подача сигнала “ошибки” на ЛПУ).

Uвх= Uз – Uо.н._. где: Uз - задающее. Uо.н._. -обратной связи

Изменение состояния выходов ЛПУ происходит, если:

14. Ток работающей группы стал =0;

15. Произошла смена полярности сигнала “ошибки”.

Состояние ЛПУ, определяющее выбор группы, связано с полярностью напряжения, подаваемого на вход усилителя системы упр-ния,

Uвх= Uз – Uо.н._.

т.е. включению группы “Вперед” соот-т «+» значение Uвх , работе группы “Назад” – «-».

Безаварийная работа преобразователя зависит от надежности датчика нулевого тока Д. От чувствительности Д зависит время бестоковой паузы.Требования к Д:

2. Высокие быстродействие и чувствительность;

3. Потенциальная развязка силов. цепи преобразователя от цепей упр-я;

4. Способность насыщаться при больших токах преобразователя.

В кач-ве Д могут исп-ться датчики состояния тиристоров. При снижении тока до нуля тиристоры, пропускавшие этот ток, запираются, и между анодом и катодом тиристоров появляется напряжение.

Для получения безлюфтного сопряжения хар-к двигат-ого и тормозного режимов при переходе от выпрямительного режима к инверторному, напряжение вступающей в работу реверсивной группы в момент переключения должно быть согласовано по величине и направлению с ЭДС двигателя.

Пусть в схеме (рис 55) применена обратная связь по напряжению и при нулевом сигнале на вход усилителей “УВ” и “УН” угол управления обеих групп равен 90 и их фазовые характеристики согласованы по линейному закону.

Переход привода из двиг-го режима в тормозной (Рис 56): изменение величин U_я и E_d при перемещении подъемного сосуда в стволе с какой- то точки нижнего положения (т.S1) до точки равновесия в середине ствола (т.S7), а также изменение U_о.н. и U_вх при том же перемещении:

При движении от т.1 до т.2 величина рассогласования U_{вх 1}, воздействуя на ТПВ через усилитель УВ, систему упр-ия СИФУ -В, обеспечивает ЭДС этого преобразователя E_d1. При приближении к точке равновесия величина рассогласования снижается и система авт-го регулирования, реагируя на это изменение (U_вх ), изменяет величину ЭДС ТПВ.

Рассмотрим работу системы на двух участках пути: 1) когда поднимающийся сосуд находится в нижней части шахтного ствола и 2) когда движущийся вверх подъемный сосуд приближается к точке равновесия (к середине ствола).

Предположим, что чувствительность системы регулирования чрезвычайно низка и для снижения рассогласования до величины U_{вх 2} ,система “заметила” это уменьшение входного сигнала и отреагировала на него, снизив ЭДС ТПВ до величины E_d2. Уменьшение ЭДС преобразователя влечет уменьшение тока двигателя, вращающего момента, частоты вращения и напряжения U_я Рассогласование увеличивается и в т.3 система реагирует на него, повышая ЭДС преобразователя (E_d3).

Приближения его к точке равновесия “замечаемое” рассогласование U_вх уменьшается и снижение ЭДС ТПВ становится все более глубоким.

Из-за малой U_вх ЭДС ТПВ становится меньше ЭДС двигателя, вентили этой гр. запираются встречной ЭДС якоря дв-ля и гр. ТПВ не участвует в регул-нии частоты вращения.

Если переключение гр. вентилей (с ТПВ на ТПН) осуществлять при смене знака U_вх, → в момент переключения напр-ие на якоре дв-ля полное, а на ТПН =0→ КЗ. Для исключения КЗ и получения безлюфтового сопряжения хар-тик необходимо, чтобы сигнал управ-ния переключающим устр-ом (U_ЛПУ) менял знак при меньшем напр-ии дв-ля еще не доходя до точки равновесия. Это достигается введением в схему звена “УЛ”, (передаточный коэф-т<1). Согласование работы реверсивных групп должно быть не стандартным “симметричным”, а хар-ки “подогнаны” одна к другой (для каждой группы вентилей отдельные СИФУ, каждая из которых управ-ся от своего нереверсивного усилителя (УВ и УН)).

Действие корректирующего устройства УЛ : на вход ЛПУ подается преобразованные сигналы, т.е. разность вых-го напр-ия корректир-го устр-ва УЛ и напр. обр. связи. Коррект-щее устр-во УЛ - преобразователь, в котором вых-ое напр-ие = к/(к+1) от вх-го, т.е. устройство, понижающее напряжение.

Недостатки:

1. Усложнение связей электропривода и преобразователя при необходимости получения безлюфтового сопряжения характеристик двигательного и тормозного режимов;

2. Возможность ложных переключений при высоких значениях коэффициента усиления из-за действия случайных помех.

22. Системы самонастройки или сканирующей логики в реверсивном теристорном электроприводе с раздельным управлением.

Работа систем самонастройки основана на автоматическом “поиске” группы, в которой существуют условия для протекания тока нагрузки.

Структурная схема рис 57а. На рис57б - диаграммы, поясняющие работу.

Переключения реверсивных групп осущ-тся с помощью блока реверса БР (ЛПУ + мультивибратор МВ). На вход ЛПУ поступает знакопеременное напряжение от внеш. источника- мультивибратора МВ.

При отсутствии тока в преобразователе, МВ работает в режиме автоколебаний и ЛПУ непрерывно переключается, выдавая запрещающие сигналы Uз.в. и Uз.н. на соответ-щие группы вентилей, разрешая, попеременно работать то одной, то другой. Время включенного состояния группы t_в (t_н ) < полупериода переключающего напряжения на величину аппаратной паузы t_н.

Пуск двигателя в направлении “В”: под действием U_У (управления) угол управления группы ТПВ _в уменьшится, а группы ТПН увеличится. Тогда при очередном включении группы “В” в ней возникнет ток, и двигатель начнет разгоняться в направлении “В”. C датчика тока ДТ на МВ и ЛПУ будет подан сигнал токовой блокировки U_i , ( запретит переключения мультивибратора и ЛПУ) интервал t₁- t₂.

Если за счет уменьшения U_У будет подана команда на снижение частоты вращения (момент времени t₂), то угол управления группы ТПВ увеличится, а группы ТПН - уменьшится. ЭДС группы “Вперед” будет < ЭДС двигателя, и ток якоря начнет снижаться….до значения тока удержания i_уд - снимется токовая блокировка с МВ, и он переключится в противоположное состояние, и на ранее работавшую группу с ЛПУ поступит запрещающий сигнал U_з.в (По истечение времени аппаратной паузы t_н).

Переключения групп начинается после снижения тока до нуля, когда снижение величины “ошибки” Uвх ЭДС работающей вентильной группы ТПВ окажется ниже ЭДС двигателя (→режим рекуперативного торможения).

На закон согласования углов управления не накладывается к-л дополн. условий, это позволяет применять симметричное согласование и получать регулировочную характеристику E_d = (U_У ) без “люфта” и “безлюфтовое” сопряжение характеристик двигат. и тормозн. режимов без дополнит. устройств.

На рис 58 – внеш. хар-ики, исп-мые при переходе на низшую частоту вращения.

Переход с двигательного режима в тормозной и обратно происходит при токе равном нулю. при этом первый переход должен осуществляться на более низкое напряжение инверторной группы, а обратный- на более высокое напряжение выпрямительной группы. Это видно из диаграммы (рис 58).

Переход на соседние характеристики одной и той же группы происходит при одном значении напряжения, как это показано на диаграмме.

На рис 59 показаны направления и примерные соотношения мгновенных значений ЭДС преобразователя и якоря двигателя, направление протекания тока при его снижении в двух режимах работы преобразователя- в выпрямительном (рис 59а) и в инверторном (рис 59б).

Недостатки:

3. Усложнение систем управления из-за выработки сигнала управления переключением групп и обеспечения условий для безаварийного переключения;

4. Необходимость пауз между работой групп, что снижает быстродействие;

5. Нестабильность хар-к электропривода в области малых нагрузок, т.е. из-за отсутствия уравнительных токов работа происходит в обл. прерывистого тока, что затрудняет исп-е раздельного упр-я для электроприводов, которые могут работать в режиме идеального ХХ, напр-р, приводы лифтов;

6. Трудность поддержания частоты вращения при знакопеременном моменте нагрузки;

7. Возможность возникновения толчков тока при переключении групп, т.к. за время паузы теряется непрерывность управления.

Достоинства:

2. Отсутствие урав-ного тока, т.е не нужны урав-ные дроссели;

3. Полное исп-е питающего трансформатора по напряжению и по мощности, т.к. здесь допустима работа в выпрямительном режиме с углом управления, =0;

4. Более высокий КПД электропривода, т.к. нет потерь от уравнительных токов;

5. Меньшая вероятность опрокидывания инвертора, т.к. общее время работы ТП в инверторном режиме уменьшается во много раз;

6. Хорошие динамические показатели (отсутствие уравнительных дросселей суммарная индуктивность якорной цепи меньше, чем при совместном управлении);

7. Исключение появления больших динамических урав-ных токов в переходных режимах работы из-за различного быстродействия систем инвертора и выпрямителя вследствие неполной управляемости вентилей;

8. Более простое соединение вентилей.