Расчет управляемого выпрямителя (стр. 7 из 8)
Коэффициент мощности определяем при углах регулирования αнач=37,4о , αкон=85,4о и Id=(0,2…1,2)Idн. Напряжение Ud определяем по внешней характеристике (рис. 4.1.)
Данные расчетов заносим в таблицу 8.2.
Табл. 8.2.
| Id , A | QТ , ВАр | α=αнач=37,4о | α=αкон=85,4о | ||
| QB , ВАр | χ , % | QB , ВАр | χ , % | ||
| 15,92 | 2035,95 | 5168,44 | 0,618 | 6490,12 | 0,218 |
| 31,84 | 2143,79 | 8377,52 | 0,665 | 10850,02 | 0,202 |
| 47,76 | 2323,53 | 11627,23 | 0,682 | 15091,22 | 0,196 |
| 63,68 | 2575,16 | 14917,58 | 0,690 | 19191,32 | 0,193 |
| 79,60 | 2898,68 | 18248,57 | 0,694 | 23172,03 | 0,192 |
| 95,52 | 3294,11 | 21620,19 | 0,697 | 27024,27 | 0,192 |
По результатам расчетов строим кривые коэффициента мощности в зависимости от тока нагрузки при начальном и конечном углах регулирования (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Кривые коэффициента мощности преобразователя χ = f(Id)
9. Разработка системы управления преобразователем
9.1 Определение параметров управляющих импульсов и схемы замещения
Для перевода тиристора из закрытого состояния в открытое на его управляющий электрод следует подать управляющий импульс тока определенных уровня, формы и длительности, и при этом не должна быть превышена допустимая мощность потерь на управляющем электроде. В большинстве случаев включение тиристоров осуществляется импульсами тока с крутым фронтом и достаточной амплитудой, при этом обеспечиваются точное задание угла отпирания тиристоров, симметрия тока в многофазной нагрузке, стойкость тиристоров к большим скоростям нарастания анодного тока.
Время включения отдельных тиристоров даже при одних и тех же параметрах импульсов управления может быть резным. У современных тиристоров основная составляющая времени включения - время задержки имеет минимальное и практически одинаковое для разных тиристоров значение при амплитуде тока управления IУM=1,5…2A и при
, при этом обеспечиваются минимальные время включения и его разброс.Требуемая длительность импульса управления зависит от времени задержки включения, схемы преобразовательной установки и характера нагрузки. За время протекания импульса должен быть, достигнут ток включения тиристора с учетом индуктивности нагрузки. В преобразовательных установках нереверсивных электроприводов должна обеспечиваться длительность импульса ty=300..500 мкс с длительностью фронта 3...4 мкс. Для реверсивных электроприводов при прочих равных условиях длительность каждого импульса равна 500.. 800 мкс. В трехфазных мостовых преобразователях необходимо формирование на периоде для каждого тиристорв двух импульсов, следующих друг за другом через 60 эл. град.
При расчете схемы управления определяют напряжение холостого хода Uxx и внутреннее сопротивление rBH источника управления, при которых обеспечиваются требуемые параметры прямоугольного импульса (рис. 9.1). Необходимые величины определяются по вольт-амперным характеристикам управляющего электрода (ВАХУ) тиристора, приводятся в каталогах.
ВАХУ тиристоров (рис.9.2), соответствующие техническим условиям, ограничены кривыми А и В, определенными при максимально и минимально допустимых входных сопротивлениях цепи управляющего электрода. На ВАХУ также нанесены максимально допустимые значения прямого тока IУMAX, импульсного прямого напряжения UУMAX управляющего электрода и кривые максимально допустимых потерь мощности Рум на управляющем электроде при различной длительности ty и скважности Ку импульсов трапецеидальной формы:
Для определения параметров системы управления на ВАХУ дополнительно необходимо нанести линии, соответствующие значениям отпирающих тока IУ0 и напряжения UУ0 управления зона, ограниченная этими линиями и осями ординат (заштрихованная площадь на рис. 9.2), является областью негарантированного отпирания.
Рис. 9.1 Эквивалентная схема управления тиристором
Рис. 9.2 Вольт-амперная характеристика управляющего электрода тиристора и предельные линии нагрузки
Напряжение UХХ и сопротивление RBH должны выбираться таким образом, чтобы линия нагрузки источника управления не пересекала гиперболу максимально допустимой мощности потерь при принятой скважности управляющих импульсов н область негарантированного отпирания при всех возможных в эксплуатации отклонениях UХХ и RBH от расчетных значений.
Возможные отклонения Uxxопределяются допустимыми колебаниями напряжения источника питания, а RBH - допуском на отклонение его величины от номинального значения и колебаниями температуры окружающей среды Обычно источник управления имеет сравнительно небольшое внутреннее сопротивление, поэтому для ограничения тока управления целесообразно последовательно с электродом управления включить дополнительное сопротивление, которое условно можно отнести к внутреннему сопротивлению. К RBH можно также отнести сопротивление соединительных проводов.
Линия нагрузки 2, соответствующая минимальному значению напряжения RXXMAX и максимальному значению сопротивления RBHMAX, не должна пересекать область негарантированного открытия, а может лишь касаться ее в предельном случае. Линия нагрузки 1, соответствующая максимальному напряжению UXX и минимальному сопротивлению RBHMIN, не должна пересекать линию допустимой мощности потерь PУ1 для выбранной длительности tУ1 и скважности KУ1 импульса, а может лишь касаться ее (точка D). Напряжение холостого хода источника управления UХХ принимается равным напряжению в точке пересечения нагрузочной прямой 1 с осью ординат, при этом должно выполняться условие
,Минимальное сопротивление RBHMIN, соответствующее линии нагрузки 1, находится по формуле
,Проверка выбранных параметров источника управления проводится по выражению
.Т.е. линия нагрузки не должна пересекать область негарантированного отпирания.
9.2 Разработка электрической схемы СИФУ
В настоящее время системы импульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорами выполняется в основном вертикального типа. Воспользуемся схемой управления электроприводом УКЭ-Л-3101 (приложение 2).
Система импульсно-фазового управления предназначена для преобразования непрерывного управляющего сигнала UУПР в последовательность прямоугольных импульсов управления силовыми тиристорами. Ширина этих импульсов может быть достаточно большой и доходить до десятков эл. град. Для их передачи через малогабаритные импульсные трансформаторы без существенного затухания применяется высокочастотное заполнение, которое в рассматриваемых устройствах обеспечивается заполняющими импульсами частотой 20...50 кГц. Для трехфазной мостовой схемы управления необходимо иметь в виду еще одну особенность. Чтобы обеспечить работоспособность этой схемы во всех возможных режимах, необходимо на управляющий электрод каждого тиристора за период подавать два импульса управления, сдвинутых на 60 эл.град. В соответствии с изложенным диаграмма управляющих напряжений трехфазного мостового выпрямителя имеет вид, показанный на рис. 9.5. Для реализации этой диаграммы может быть предложен следующий алгоритм работы: первый импульс формируется в собственном канале управления, а второй берется из канала тиристора другой группы (анодной или катодной) предыдущей по порядку работы фазы.
В УКЭ-Л-3101 - из трех тождественных блоков фазового управления (БФУ), формирующих управляющие импульсы для двух тиристоров разных групп (анодной и катодной) одной фазы. Структурная схема БФУ приведена на рис. 9.3. БФУ включает в себя следующие функциональные узлы: узел синхронизации (СИНХР), генератор сигнала развертки (пилообразного напряжения) (ГПН), интегральный регулятор (на структурной схеме не показан), компаратор (КОМП), формирователь длительности (ФД), распределители (РАСПР) и усилители-формирователи (УФ) выходных импульсов.