Вимоги до систем керування
Система керування (СК) призначена для генерування та передавання імпульсів струму керування на тиристори випрямлячів. Зміною фази імпульсу струму керування відносно напруги живлення випрямляча можна регулювати середнє значення його вихідної напруги. Зсув фази імпульсу керування відносно точки переходу напруги Ua в область додатних значень називається кутом керування і позначається α.
Система керування повинна задовільняти такі вимоги:
- система імпульсів має бути синхронізована з напругою мережі живлення випрямляча;
- кожен з імпульсів повинен надійно відкривати тиристор в діапазоні додатних значень напруги uа ;
- забезпечувати зсув фази імпульсів керування відносно змінної напруги мережі живлення (у випадку багатофазного живлення зсув фази імпульсів повинен бути однаковим відносно напруги кожної з фаз живлення).
Оскільки СК формує імпульси керування та регулює їх фази, то її ще називають системою імпульсно-фазового керування (СІФК).
Розглянемо вимоги до імпульсів керування, які обумовлені властивостями тиристорів:
Перша. Значення струму та напруги керування визначаються опором р – n – переходу між електродом керування і катодом. Значення цього опору лежить у межах 20100 0м. Для увімкнення тиристора достатньою є напруга керування у межах (4-12) В. Таке значення напруги дає змогу застосовувати в СК малопотужні напівпровідникові елементи та малогабаритні пасивні елементи (резистори, трансформатори, котушки індуктивності).
Друга. На електрод керування забороняється подавати від’ємну напругу відносно катода за наявності зворотної напруги на вентилі. Від’ємна напруга значенням (0,51) В за цієї умови може викликати зростання зворотного струму і призвести до пошкодження тиристора.
Третя. Для забезпечення однозначного моменту увімкнення тиристора потрібні імпульси з крутим переднім фронтом. Тривалість імпульсу повинна забезпечувати зростання анодного струму до значення, що перевищує струм утримання ( іа>Іутр ). Доцільність зменшення тривалості імпульсу пояснюється необхідністю зменшення теплових втрат в р – n – переході між електродом керування і катодом. Мінімальні значення тривалості імпульсу залежить від типу схеми випрямляча. Наприклад, для трифазної мостової схеми тривалість імпульсу повинна бути не меншою ніж 60°; це може бути один імпульс, або серія імпульсів з кутовою відстанню 60° між передніми фронтами першого і останнього з них. Перевага вузьких імпульсів полягає у тому, що для їх формування необхідна менша потужність.
Четверта. Зсув фази імпульсу керування відносно напруги живлення здійснюється фазозсувним пристроєм (ФЗП). Цей пристрій повинен забезпечити зміщення імпульсів у діапазоні D, який вимагає конкретна схема випрямляча.
Схеми випрямлячів класифікують за коефіцієнтом схеми – тсх, який дорівнює відношенню частоти першої гармоніки випрямленої напруги – f ud(I) до частоти мережі - fм :
.
Діапазон зміни кута керування для випрямлячів відповідно до тсх та характеру навантаження кола постійного струму має значення, які наведені в табл. 1.
Таблиця 1
Діапазон зміни кута керування для різних схем випрямлячів та характеру навантаження
Параметри навантаження |
Схеми перетворювачів |
Коефіцієнт схеми, тсх |
Діапазон зміни кута |
Rd>0 xd=0 |
Однофазні мостові та однофазні з виводом нульової точки трансформатора |
2 |
0…1800 |
Трифазна схема з виводом нульової точки трансформатора |
3 |
0…1500 |
|
Трифазна мостова схема |
6 |
0…1200 |
|
Rd>0 xd→ |
Для всіх названих вище схем перетворювачів |
2, 3, 6 |
0…900 |
За умов роботи статичного перетворювача (СП) в режимі випрямляча й інвертора та хd→ діапазон = 0°(180°-), де - кут випередження увімкнення тиристора в режимі інвертування.
Таким чином схема СК складається із фазозсувного пристрою (ФЗП) та блока формування імпульсів.