Тиристорный преобразователь постоянного тока (стр. 5 из 6)
координат EД (IД)
При построении зависимости EД = f (IД) предполагалось, что она линейна и преобразователь всегда работает в режиме непрерывного тока якорной цепи. Фактически же при малых моментах нагрузки на валу двигателя в кривой выпрямленного тока iпоявляются разрывы и ток становится прерывистым.
Ширина зоны прерывистых токов, т.е. значение IГР, зависит от суммарной индуктивности цепи выпрямленного тока LSи угла a:
(2.9)После определения IГР = f (a) /табл. 2.2/ построим эту зависимость графически на EД = f (IД) /рис. 2.2/.
Табл. 2.2
| Iд=Iдн | Iд=0.5·Iдн | ||
| a [град] | EД [B] | EД [B] | IГР [А] |
| 123.4 | -122.4 | -112.3 | 3.3 |
| 112.7 | -91.8 | -81.7 | 3.64 |
| 102.8 | -61.2 | -51.1 | 3.85 |
| 93.2 | -30.6 | -20.5 | 3.94 |
| 83.7 | 0 | 10.1 | 3.93 |
| 74.1 | 30.6 | 40.7 | 3.8 |
| 64 | 61.2 | 71.3 | 3.55 |
| 52.9 | 91.8 | 101.9 | 3.15 |
| 39,8 | 122.4 | 132.5 | 2.53 |
Рис.2.2. Зависимости E Д = f (I Д)
2.4.Определение минимального угла инвертирования
При работе преобразователя в инверторном режиме система управления ТП должна обеспечить ограничение величины минимального угла регулирования с тем, чтобы избежать возможного прорыва инвертора. Этот угол должен быть больше суммы угла коммутации (g) и угла, определяющего время восстановления запирающих свойств вентиля (q), т.е.
bmin³g + q , (2.10)
Величина угла коммутации определяется соотношением
(2.11)А значение угла, определяющего время восстановления запирающих свойств вентиля
, (2.12)где
-время выключения вентиля; 
Значения угла g занесены в табл. 2.3
Табл. 2.3
| a , град. | 125 | 114 | 104 | 94 | 84 | 74 | 64 | 53 | 40 |
| g(a) , град. | 1.52 | 1.37 | 1.29 | 1.26 | 1.26 | 1.3 | 1.39 | 1.56 | 1.92 |
Минимальный угол регулирования примет значение
2.5.Определение полной мощности, ее составляющих и коэффициента мощности ТП
Величина полной мощности и ее составляющих может быть определена на основании следующих соотношений.
Относительная величина полной мощности, потребляемой ТП из питающей сети при линейном изменении коммутационного тока:
. (2.13)Относительная величина активной составляющей мощности:
. (2.14)Относительная составляющая реактивной мощности:
. (2.15)Относительная величина мощности первой гармоники:
. (2.16)Относительная величина мощности скольжения:
. (2.17)Коэффициент мощности преобразователя:
. (2.18)Результаты вычислений сведены в табл. (2.4) и табл. (2.5) для Iд=Iдн и Iд=0.5·Iдн соответственно.
На основании соотношений 2.13¸2.18 и табл.2.4 и 2.5 строятся зависимости вышеприведенных величин в функции относительного значения ЭДС электродвигателя EД / EДН /рис.2.4/.
Табл. 2.4
| a [град] | SI | P | Q | S1 | Sm | Km |
| 126 | 1.045 | -0.56 | 0.827 | 0.99991 | 0.3035 | -0.54 |
| 114 | 1.0452 | -0.4 | 0.918 | 0.99993 | 0.3042 | -0.38 |
| 103 | 1.0453 | -0.23 | 0.973 | 0.99994 | 0.3046 | -022. |
| 92 | 1.0453 | -0.07 | 0.998 | 0.99994 | 0.3047 | -0.06 |
| 82 | 1.0453 | 0.1 | 0.955 | 0.99994 | 0.3047 | 0.09 |
| 71 | 1.0453 | 0.26 | 0.965 | 0.99994 | 0.3045 | 0.25 |
| 60 | 1.0451 | 0.43 | 0.904 | 0.99993 | 0.3041 | 0.41 |
| 47 | 1.0459 | 0.59 | 0.805 | 0.99991 | 0.3033 | 0.57 |
| 30 | 1.0454 | 0.76 | 0.652 | 0.99986 | 0.3016 | 0.79 |
Табл. 2.5
| a [град] | SI’ | P’ | Q’ | S1’ | Sm’ | Km’ |
| 126 | 1.046 | -0.61 | 0.792 | 0.99991 | 0.3035 | -0.54 |
| 114 | 1.0461 | -0.45 | 0.895 | 0.99993 | 0.3042 | -0.38 |
| 103 | 1.0462 | -0.28 | 0.96 | 0.99994 | 0.3046 | -0.22 |
| 92 | 1.0462 | -0.12 | 0.993 | 0.99994 | 0.3047 | -0.06 |
| 82 | 1.0463 | 0.05 | 0.999 | 0.99994 | 0.3047 | 0.09 |
| 71 | 1.0462 | 0.21 | 0.977 | 0.99994 | 0.3045 | 0.25 |
| 60 | 1.0462 | 0.38 | 0.925 | 0.99993 | 0.3041 | 0.41 |
| 47 | 1.0461 | 054 | 0.839 | 0.99991 | 0.3033 | 0.57 |
| 30 | 1.0469 | 0.71 | 0.705 | 0.99986 | 0.3016 | 0.79 |
Рис.2.4.
3.1.Статические режимы работы ТП
На графике мгновенного значения выпрямленного напряжения на выходе преобразователя /рис 3.1/ наносится линия постоянной составляющей (среднего значения) напряжения на выходе преобразователя и напряжения на якоре электродвигателя.
Рис 3.1
4.Разработка системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя
4.1.Система управления преобразователем
Управление скоростью вращения двигателя осуществляется двухконтурной системой автоматического управления с ПИ-регулятором тока и скорости.
Для линеализации регулировочной характеристики преобразователя в зонах прерывистых токов используется нелинейное звено с сигналом положительной обратной связи по ЭДС двигателя.
Для повышения термостабильности и увеличения диапазона регулирование электропривода применяется предварительный регулятор скорости, выполненного по схеме модулятор – усилитель – демодулятор.
Преобразователь содержит следующие узлы для регулирования
· систему импульсно-фазового управления (СИФУ);
· регулятор скорости и тока (РС и РТ)
· функциональный преобразователь ЭДС двигателя (ФПЕ);
· блок питания (БП);
· узел защиты и блокировки (УЗ и Б);
· логическое устройство раздельного управления (УЛ) с переключателем характеристик (ПХ) и датчиком проводимости вентилей (ДПВ);
· узел зависимого от скорости токоограничения (УЗТ).
Выходное напряжение РС ограничивается уровнем насыщения операционного усилителя и с помощью переменного резистора делителя, подключенного к входу усилителя, может плавно регулироваться, задавая установку тока ограничения.
Параллельно узлу ограничения тока подключен узел зависимого от скорости токоограничения, который осуществляет дополнительное ограничение тока в функции скорости.
Регулятор тока формирует напряжение, пропорциональное разности сигналов задания на ток и отрицательной обратной связи по току.
При переключении комплектов тиристоров В и Н одновременно ключами В и Н производится изменение полярности выходного напряжения датчика тока для сохранения отрицательного знака обратной связи по току .
Нелинейное звено суммирует выходное напряжение регулятора тока Uрт, пропорциональное току двигателя, и напряжение Uе обратной связи по ЭДС с разными коэффициентами передачи. Коэффициент передачи НЗ по входу Uрт является нелинейным, имея зависимость, обратную коэффициенту передачи тиристорного преобразователя в зоне прерывистого тока. Коэффициент передачи НЗ по входу Uе является постоянным.
Сигнал Uе формируется функциональным преобразователем ЭДС, имеющим характеристику, близкую к апроксимированой, то есть обратную регулировочной характеристике тиристорного преобразователя. Этим осуществляется приведение сигнала тахогенератора, пропорционального ЭДС двигателя, ко входу СИФУ.
Разнополярное напряжение управления Uу нелинейного звена преобразуется переключателем характеристик в однополярное. Таким образом, в статическом режиме работы привода на управляющий орган СИФУ подается только отрицательная полярность напряжения, независимо от работающего комплекта тиристоров.
Управляющий орган СИФУ обеспечивает ограничение минимального и максимального углов регулирования, установку начального угла регулирования.
СИФУ вырабатывает импульсы управления для тиристоров. Фазовый сдвиг импульсов относительно силового напряжения на тиристорах пропорционален напряжению, поступающему на СИФУ от УО.