Преобразовательная техника

Рис. 7.4. Различные способы регулирования переменного напряжения с использованием полностью управляемых ключей

K1 w2

Рис. 7.5 Простейшая схема регулятора переменного напряжения с вольтодобавкой

191

q

Рис. 7.6. Различные способы регулирования переменного напряжения с использованием вольтодобавки

осуществлять регулирование в сторону понижения напряжения от напряжения питающей сети Uc .

192

Следует отметить, что импульсные регуляторы переменного тока или напряжения, начиная с мощности десятков ватт, целесообразнее сроить с использованием неоднотактного преобразователя, как, например, в схеме на рис. 7.5, а двухтактного (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Регулятор переменного напряжения с использованием высокочастотного трансформатора

Здесь ключи переменного тока K1 и K 2 также работают в противофазе: на интервале 0Kt1 замкнут ключ K1 , а K 2 разомкнут. Тогда напряжение Uc , имеющее положительный полупериод в соответствии с рис. 7.7, б и приложенное к первичной обмотке трансформатора Трw1¢ , создает на вторичной обмотке w2 ЭДС e2 =Uckтр , полярность которой указана на рис. 7.7, а (без скобок).

скобках. ЭДС на вторичной обмотке трансформатораw2, имеющая полярность, указанную в скобках на этом интервале, не суммируется, а вычитается из Uc , поэтому Uн =Uc -Uckтр =Uс (1- kтр ) .

Далее процессы повторяются. Очевидно, что среднее значение напряжения на нагрузке определяется соотношением времени, вклю-

193

ченного состояния ключей K1 и K 2 , и может варьироваться в пределах

ции трансформатора Тр.

Если частоту переключения ключей выбрать достаточно большой, значительно превышающей частоту питающей сети, то, во-первых, массогабаритные показатели трансформатора и, следовательно, всего регулятора будут улучшаться, как уже было рассмотрено в главе 1. Поэтому частоту переключения ключей надо выбирать такой, чтобы соответствовала оптимальной частоте сердечника трансформатора Тр.

Во-вторых, чем выше частота переключения ключей, тем легче отфильтровывать переменную составляющую напряжения на нагрузке при помощи простейших фильтров.

Указанные особенности открывают широкие перспективы для построения импульсных регуляторов переменного тока или напряжения с высокими массогабаритными и экономическими показателями.

Контрольные вопросы

1.Достоинства и недостатки схем регуляторов переменного напряжения на ключах с частичной управляемостью.

2.Перечислите способы построения регуляторов переменного напряжения на полностью управляемых ключах.

3.Способы построения регуляторов переменного напряжения с вольтодобавкой и вольтоотбавкой.

4.Объясните принцип работы регулятора переменного напряжения на основе высокочастотного трансформатора.

194

ГЛАВА 8. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ СИЛОВЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

195

зависят динамические потери в силовых ключах. В настоящее время все более широкое распространение получают микропроцессорные системы управления вентильными преобразователями, которые включают в себя не только функции управления и защиты, но и функции диагностики основных узлов и элементов. Рассмотрим принципы построения систем управления основных типов вентильных преобразователей.

8.1. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ

Как уже было отмечено , вышеуправление вентилями выпрямителя заключается в изменении угла их включения, называемого углом управления. Существует ряд способов решения этой задачи, но на практике получили распространения два: фазо-импульсный и вертикальный.

8.1.1. Фазоимпульсный способ управления

Он заключается в том, что анодное напряжение тиристора Uа че-

рез синхронизатор С подается на вход фазосдвигающего устройства (ФСУ), которое под действием управляющего сигнала U у сдвигает фазу

Вкачестве синхронизатора используетсяС трансформатор,

первичная обмотка которого включена в , сетьа напряжение со

196

вторичной обмотки поступает в систему управления и используется как синхронизирующее.

Рис. 8.1. Система импульсно-фазового управления силовым тиристором

В качестве фазосдвигающего устройства могут использоваться

которых подается напряжение управления и линейно-возрастающее напряжение, формируемое в течение полупериода синхронизирующего

197

управления выпрямителей часто применяют нуль-органы, выполненные на транзисторах, работающих в ключевом режиме и управляемых импульсами синхронизирующего напряжения. Фронты импульсов выходного напряжения транзисторов соответствуют моментам перехода синхронизирующего напряжения через нуль.

В качестве нуль-органа может использоваться также насыщающийся трансформатор, перемагничиваемый в момент перехода синхронизирующего напряжения через . Разработанынуль также разнообразные схемы нуль-органов на базе сравнивающих устройств, выполненных на интегральных микросхемах.

Формирователь импульсов управления(ФИУ) может также выполняться по различным схемам в зависимости от требований, предъявляемых цепью управления силового вентиля. Часто в качестве такого устройства применяется блокинг-генератор в заторможенном режиме. В системах управления мощных преобразователей может использоваться схема формирования импульсов управления на базе импульсного трансформатора, питаемого от мощного источника через управляемый ключ (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Формирователь импульсов управления на основе импульсного трансформатора

При необходимости управления силовыми вентилями широкими управляющими импульсами с высокочастотным заполнением можно использовать формирователь импульсов управления, изображенный на рис. 8.3. Подавая маломощный широкий импульс управления на вход транзистора Т, замыкаем цепь передачи импульсов с высокочастотного генератора (ВЧГ) на управление силового вентиля.

198

Рис. 8.3. Формирователь импульсов управления с высокочастотным заполнением

Перспективным типом формирователей, способных создавать широкие и узкие управляющие импульсы, являются устройства, использующие оптоэлектронные приборы(оптроны). Пример такого устройства представлен на рис. 8.4. Маломощный импульс управления U у посредством оптронной пары«светодиод-фотодиод» воздействует

на цепь управления маломощного тиристора управленияTу , который

управляет мощным тиристором Т.

R3

+

U у

-

Рис. 8.4. Формирователь импульсов управления на основе оптронной пары

8.2.1. Вертикальный способ управления

Вертикальный способ управления поясняется рис. 8.5. Анодное напряжение тиристора Тчерез синхронизатор Сподается на вход

199

Очевидно, что для управления многофазными выпрямителями система управления в обоих рассмотренных случаях должна содержать

200