вибір СІФУ
Система імпульсно-фазового управління (СІФУ) призначена для перетворення вихідної напруги системи управління Uу в послідовність подаються на тиристори відчиняли імпульсів, момент формування яких зміщений щодо моментів природного відкривання тиристорів на кут. залежить від значення Uу. Таким чином, основним завданням сифу є управління середнім значенням випрямленої напруги Ud тиристорного перетворювача і отримання необхідної залежності напруги Ud від напруги керування Uу. в ідеальному випадку Ud = kUу, де k-постійний коефіцієнт, що не залежить від режимів мережі і від навантаження в ланцюзі випрямленого струму. Вплив на напругу Ud здійснюється шляхом зміни кута управління. Вихідні сигнали СІФУ представляють собою імпульси, параметри яких вибираються відповідно до параметрів керуючих ланцюгів тиристорів і силовою схемою тиристорного перетворювача.
Для керування тиристорним перетворювачем вибирається багатоканальна синхронна система імпульсно-фазового управління (СІФУ) з опорним синусоїдальною напругою і вертикальним принципом регулювання фази відчиняли імпульсів.
Управління кутом здійснюється синхронним способом, характеризується відліком кута від певної фази напруги мережі живлення,
де iугол подачі iого імпульсу управління, i = wti (i = 1, 2.);
wугловая частота мережі, рад / с;
початковий кут відліку фази по відношенню до напруги мережі;
рчісло пульсацій перетворювача (пульсность) за період мережі;
регульований кут затримки.
Системи імпульсно фазового управління тиристорними перетворювачами повинні задовольняти цілому ряду вимог, таких як надійність, перешкодозахищеність і ін. Специфічні вимоги до СІФУ можуть бути розділені на дві групи:
1) вимоги, що стосуються безпосередньо до керуючого імпульсу. Для надійного відкривання тиристора на його керуючий електрод потрібно подати імпульс певної полярності, амплітуди і тривалості. Оскільки параметри окремих тиристорів однієї і тієї ж серії (відкриває струм і відкриває напругу управління) різні, то для надійного відкривання тиристора даної серії застосовується сифу повинна забезпечити струм і напруга управління, перевищують найбільші струм і напруга управління, які вказуються для тиристорів даної серії. З іншого боку, струм і напруга управління не повинні перевищувати деяких гранично допустимих значень.
Мінімально необхідна тривалість імпульсу повинна бути більше часу включення тиристора, яке становить (520) мкс. Крім того, за час існування керуючого імпульсу, ток в анодному ланцюзі повинен встигнути нарости до струму утримання (останнє особливо істотно для ланцюгів з великою індуктивністю, де струм наростає порівняно повільно). Зазвичай застосовують імпульси тривалістю (810), що складає (440550) мкс.
Крутизна переднього фронту напруги керуючого імпульсу повинна бути високою для забезпечення швидкого наростання струму управління, чіткого відкривання тиристора і зменшення втрат при включенні. При малої крутизні через відмінності параметрів ланцюгів управління тиристорів в багатофазних схемах може з'явитися помітна асиметрія випрямленої напруги. При паралельному з'єднанні це тягне за собою короткочасне перевантаження тиристора, який відкрився раніше, так як через нього тече весь струм навантаження. В обох випадках неодновременное включення тиристорів буде приводити до виходу їх з ладу. Зазвичай керуючий імпульс формується так, щоб крутизна переднього фронту струму імпульсу становила (0,22) А / мкс;
2) вимоги, обумовлені схемою випрямлення і використовуваними режимами роботи перетворювача. Необхідний максимальний діапазон регулювання кута для перетворювача, що працює як в випрямному, так і в інверторному режимах, теоретично становить 180. Так як максимальний кут регулювання в інверторному режимі обмежується, то, необхідний діапазон регулювання становить 150160.
Функціональна схема перетворювальної частини електроприводу серії ЕКТ.
Система імпульсно-фазового управління повинна забезпечувати симетрію імпульсів по фазах. Асиметрія викликає нерівномірну завантаження тиристорів через різної тривалості їх роботи і призводить до погіршення умов роботи живильного трансформатора і згладжує дроселя, тому СІФУ повинна забезпечувати асиметрію керуючих імпульсів не більше 3.
Швидкодію системи керування тиристорним перетворювачем є одним з найважливіших її показників. З метою максимального використання високого швидкодії, властивого тиристорним перетворювачів, СІФУ виконуються практично безінерційними.
Системи імпульснофазового управління мають такі технічні дані:
Максимальна вхідна напруга, не більше (810) В
вхідний струм, не більше 5 мА
напруга синхронізації з мережею живлення трифазне 380 або 100 В
допустимі комутаційні провали,% 400 град
температурний дрейф характеристики при зміні температури від 1 до 40С, не більше 4%
діапазон зміни кута. (5170) град
асиметрія імпульсів окремих каналів, не більше 3 град
Система імпульсно-фазового управління гальванічно отдельна від силової частини електроприводу. У реверсивних електроприводах пристрій роздільного управління забезпечує бестоковую паузу не більше (57) мс з можливістю її регулювання. Системи імпульснофазового управління електроприводів серій ЕКТ виконується з широким використанням операційних підсилювачів серії К553УД2 багатьох інтегральних мікросхем серії К511.
СІФУ комплектних тиристорних електроприводів серії ЕКТ складається з осередку фазосмещенія, осередки формування імпульсів, осередки перемикає пристрої (ЛПУ) і представленої на рис. 3.3 в складі функціональної схеми перетворювальної частини. СІФУ серії ЕКТ має такі особливості:
косінусоідальное опорна напруга, шестиканального пристрій фазосмещенія для обох випрямних мостів в реверсивних перетворювачах, високочастотне заповнення вузьких відчиняли імпульсів, використання сигналів з трансформаторів змінного струму або датчиків постійного струму, підключених до шунт в ланцюзі навантаження і датчиків закритого стану тиристорів для роботи логічного перемикає пристрої (ЛПУ ).
Як випливає з функціональної схеми, представленої на рис. 3.3, СІФУ складається з вузла формування опорних напруг Z, вузла фазосмещенія АТ і перемикає пристрої АВ.
Вузол формування опорних напруг (рис. 3.4) включає в себе синхронизирующий трифазний трансформатор з двома групами вторинних обмоток (СТ), які можна включати за схемами зірки або трикутника, і осередок фільтра Z з трьома каналами апериодических фільтрів, що забезпечують фазовий зсув на 60 ° ( 240 ° при обліку инвертирования напруг операційними підсилювачами). Амплітуда опорних напруг після фільтра Uоп.м = 8 В.
Вузол фазосмещенія АТ (рис. 3.3) формує шість послідовностей імпульсів для випрямного моста VSF ( "В") або для моста VSB ( "Н"), які посилюються підсилювачами A-F, A-B.
Вузол фазосмещенія складається з шести компараторов А7.1, А7.2, А8.1, А8.2, А9.1, А9.2 на вході яких порівнюються напруги управління + Uу, -Uу і відповідне опорна напруга Uоп.
Вузол формування опорного напруги.
На один із входів підсилювача А5.1, що має коефіцієнт передачі рівний 1, надходить сигнал управління Uу з системи автоматичного регулювання, а на другий вхід - напруга початкового узгодження Uо, що забезпечує початковий кут управління при U # 63; у = 0. Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку А5.1 - 0,1мс. Коефіцієнт передачі инвертирующего підсилювача А5.2 також дорівнює 1.
Порівняння Uу і опорного напруги відповідної фази (AF, BF або CF) здійснюється на компараторах А7-А9, причому на компаратори А7.1-А9.1 подається -U # 63; у, а на компаратори А7.2-А9.2 - + U # 63; у. За переходу сигналів на виходах компараторів А7.1, А8.1, А9.1 з "1" в "0" - формується напруга прямокутної форми групи "вперед" VSF (AS, BS, CS). З трьох сигналів фазосмещенія формується шість імпульсів. Це можна здійснити логічної обробкою сигналів фазосмещенія і 180-градусних обмежень, в результаті якої отримують сигнали фазосмещенія також тривалістю 180 електричних градусів. При цьому по фронту цих сигналів відмикаються тиристори катодного групи "вперед", а по спаду - тиристори анодної групи "вперед".
За переходу сигналів на виходах компараторів А7.2, А8.2, А9.2 з "1" в "0" - формуються імпульси групи "назад".
Вибір працюючого моста здійснюється логічним переключающим пристроєм АВ в залежності від полярності напруги перемикання Uп і абсолютного значення струму навантаження | Id | або стану тиристорів силового моста. Пристрій АВ формує логічні сигнали вибору моста VSF або VSB, перемикає полярність завдання початкового кута Uо і виробляє сигнал бестоковой паузи B · F1 = 1, за яким знімаються імпульси з обох випрямних мостів. Сигнал B · F2. з'являється одночасно з сигналом B · F1, але зникаючий дещо пізніше, служить для відключення завдання струму під час бестоковой паузи. За сигналом зриву імпульсів Uср імпульси знімаються з обох мостів.
Вимірювання струму виробляється трансформаторами змінного струму, встановлених в фазах силового трансформатора, або датчиками постійного струму, підключеними до шунт в ланцюзі навантаження. Обидва цих датчика не можуть забезпечити достатньо високу чутливість вимірювання струму і тому є «грубими» датчиками. Для отримання швидкодіючої системи реверсу струму наявність «грубого» датчика необхідно, так як по його команді проводиться зрив імпульсів, що прискорює спадання струму в виходить з роботи групи.
Крім вимірювання струму силового кола в перетворювачі проводиться контроль стану силових тиристорів за допомогою блоку датчика стану тиристорів, який безпосередньо фіксує моменти замкненого стану всіх тиристорів силового моста. За командою цього датчика починається відлік бестоковой паузи (1-2 мс), яка може бути розрахована на час, необхідний для відновлення замикаючих властивостей тиристорів.
В роботі схеми АВ бере участь один з «грубих» датчиків і тонкий датчик.
Захист здійснюється вузлом AF, який сприймає навантаження в ланцюзі змінного струму | Id |, і в ланцюзі постійного струму id, а також сигнал «Аварія», що виробляється в схемі управління електроприводом. Вузол AF через вузол прискореного відключення А-R відключає автоматичний вимикач головного ланцюга QF, впливаючи на його незалежний расцепитель, знімає сигнал готовності в схемі керування електроприводом і зрушує керуючі імпульси в інверторну область.
Розрахунок фазових характеристик СІФУ реверсивного тиристорного перетворювача з синусоїдальним опорною напругою здійснюється за формулою
де початковий кут узгодження характеристик (приймається 95о);
В - максимальне значення опорного напруги;
Максимальне значення кута регулювання
де - кут комутації при,
- кут відновлення замикаючих властивостей тиристора,
tвикл = 100 мкс - час вимикання тиристора Т 133 -400;
= 3О - допустима асиметрія імпульсів.
Кут комутації при
де - номінальний кут, відповідний номінального режиму роботи двигуна,
Фазові характеристики РТП
За наведеним рівнянням розраховані фазові характеристики випрямних мостів груп "Вперед" і "Назад", дані розрахунку наведені в табл. 3.3. Фазові характеристики реверсивного тиристорного перетворювача наведені на рис. 3.5.
Таблиця 3.3 - Фазові і регулювальні характеристики СІФУ і реверсивного ТП при 1 + 2> 180 # 63;