Проектирование схемы трехфазного регулируемого выпрямителя (стр. 4 из 6)
Радиальный размер двух обмоток из (1.20):
Из (1.21) свободный промежуток в окне магнитопровода:
10. Определяем потери в проводах обмоток:
11. Из (1.28) определяем КПД трансформатора:
11. Из (1.29) - (1.31) определяем
: 
Определим коэффициент мощности схемы при минимальном и максимальном углах регулирования:
При
: 
При
: 
.2. Система управления выпрямителя
Система управления (СУ) выпрямителем предназначена для: а) формирования управляющих импульсов требуемой амплитуды и длительности; б) для жесткой синхронизации их с полупериодами фазных напряжений; в) для распределения управляющих импульсов по трем каналам в соответствии с числом фаз выпрямителя; г) для обеспечения плавного регулирования путем изменения угла управления
.Принципиальная схема системы управления, в которой реализован метод «вертикального» управления, приведена в приложении 1. В качестве базовых элементов для построения схемы использованы операционные усилители общего назначения.
Временные диаграммы, поясняющие работу канала формирования импульсов управления тиристора фазы А приведены на рисунке 7.
Рисунок 7.
Формирование импульсов управления тиристорами фазы В и С происходит аналогично, так как все три канала выполнены по идентичным схемам.
Синусоидальное напряжение фазы а (eac), снимаемое с дополнительной (синхронизирующей) обмотки силового трансформатора TV1, поступает на вход синхронизатора, собранного по схеме симметричного двустороннего ограничителя на диодах VD1, VD2. Из-за нелинейности вольтамперных характеристик диодов, на выходе синхронизатора формируется трапецеидальное напряжение с амплитудой
, равной падению напряжения на открытом диоде и длительностью фронта 
.Прямой ток через диоды ограничивается резистором R1. Выходное напряжение ограничителя
синхронизирует работу генератора пилообразного напряжения (ГПН), собранного на операционном усилителе DA1. Запуск ГПН осуществляется в моменты перехода фазного синхронизирующего напряжения через ноль, благодаря чему импульсы управления фаз a, b, c сдвинуты между собой на угол 
. На выходе интегратора формируется пилообразное напряжение 
, период которого равен периоду сетевого напряжения, а амплитуда определяется постоянной интегрирования С1, R2.Резистор R4 стабилизирует режим работы интегратора по постоянному току. С выхода ГПН пилообразное напряжение через разделительный конденсатор С2 поступает на инвертирующий вход компаратора DA2. На неинвертирующий вход подается напряжение управления, снимаемое с резистора R6. В моменты равенства указанных напряжений компаратор переключается из одного насыщенного состояния в противоположное, вследствие чего на его выходе формируется последовательность разнополярных импульсов с частотой питающей сети. Положительный импульс выходного напряжения компаратора через ограничивающий резистор R7 поступает в цепь базы транзистора VT1, выполняющего функцию выходного усилителя мощности. При отпирании транзистора в его коллекторной цепи протекает импульс управляющего тока амплитудой
, под действием которого светодиод оптрона излучает световой импульс и переводит силовой тиристор фазы А во включенное состояние. Для ограничения амплитуды управляющего тока включается резистор R8. В интервале времени, когда выходное напряжение компаратора отрицательно, транзистор VT1 закрыт.3. Расчет системы управления выпрямителем
Расчет проводим по методике, изложенной в [1].
Расчет синхронизатора и генератора пилообразного напряжения.
1. В качестве диодов двустороннего ограничителя выбираем универсальные диоды типа 1N914А с параметрами: допустимый ток
; допустимое обратное напряжение 
; диапазон рабочих температур: 213К(-60°С)…393К(+120°С). Используемые диоды должны иметь малое дифференциальное сопротивление в открытом состоянии. Дальнейший расчет ограничителя проводим при следующих допущениях: а) диоды VD1, VD2 имеют идентичные параметры; б) дифференциальное сопротивление открытого диода равно нулю, т.е. напряжение на нем не зависит от прямого тока и равно пороговому напряжению диода; в) амплитуда синхронного напряжения 
значительно больше напряжения ограничения 
; г) входные токи операционного усилителя и обратные токи диодов VD1, VD2 равны нулю.2. Задаемся прямым током через диод ограничителя при минимальном напряжении сети
, по статической характеристике для определяем прямое падение напряжения на диоде 
.3. Определим длительность фронта выходного напряжения ограничителя. При
, где 
- амплитуда синхронизирующего напряжения. Так как в реальных схемах 
, можно считать, что 
и 
, откуда 
. С учетом допущений, принятых в п.1, мгновенное значение напряжения на выходе ограничителя: 
при 
при 
Тогда выходное напряжение интегратора на интервале
будет описываться следующими зависимостями:при
при
,где
- напряжения на выходе интегратора вначале каждого участка.Проинтегрировав последние соотношения, получим:
при 
при Из полученных выражений видно, что выходное напряжение интегратора изменяется по линейному закону. Этот участок – рабочий, протяженность его должна быть выбрана так, чтобы в заданном диапазоне изменения напряжения сети и тока нагрузки на выходе компаратора обеспечить изменение угла регулирования от
.