Разработка функциональной схемы управления вентилями.

Расчёт регулировочной характеристики.

При активно-индуктивной нагрузке схема может работать в двух режимах:

1. режим непрерывного тока;

2. режим прерывистого тока.

Прерывистость тока в цепи нагрузки зависит от угла управления α и от соотношения параметров нагрузки R_d и индуктивного фильтра L_d.

При  ( ) непрерывный режим тока имеет место при любых соотношениях R_d и L_d.

 При увеличении угла управления α непрерывный режим тока сохраняется только при значительном увеличении индуктивности L_d. Для  без больших погрешностей можно считать ток нагрузки идеально сглаженным.

Регулировочные характеристики пересекают ось угла регулирования α в точках α = 90⁰ и α = 120⁰ электрических градусов для режимов непрерывного и прерывистого токов соответственно. Режим прерывистого тока начинается при значении угла регулирования  α = 60⁰.

Рис. 2. Регулировочные характеристики выпрямителя.

Расчёт внешних характеристик преобразователя.

Рассчитаем и построим семейство внешних характеристик при значениях угла управления α=0°, α=30°, α =60° с учётом коммутации вентилей. При этом реактивную составляющую напряжения короткого замыкания трансформатора и питающей сети примем равным 10%. Активной составляющей напряжения короткого замыкании пренебрегаем.

– падение напряжения на анодной индуктивности ;

Тогда среднее значение на выходе выпрямителя с учетом коммутации

Так как реактивную составляющую напряжения короткого замыкания трансформатора и питающей сети принять равной 10%, то

,   

Ом.

Тогда семейство внешних характеристик при α₁=0°, α₂=30°, α₃=60° будут выглядеть следующим образом:

Рис. 3. – Внешние характеристики выпрямителя.

Из графика внешних характеристик видно, что с увеличением угла управления значение выходного напряжения уменьшается. Наклон внешних характеристик обусловлен численным значением .

Разработка функциональной схемы управления вентилями.

Вентильные преобразователи состоят из силовой части и системы управления. Силовая часть управляемого выпрямителя, выполненная на управляемых вентилях (тиристорах), может работать только при подаче на управляющие электроды в определённые моменты времени импульсов, обеспечивающих включение данных вентилей. Эту функцию выполняет система управления. Она выполняет две основных задачи:

1. Определение моментов времени, в которые должны быть включены те или иные конкретные вентили;

2. Формирование управляющих импульсов, т.е. создание управляющих сигналов, передаваемых в нужные моменты времени на управляющие электроды тиристоров.

Рис. 4. Функциональная схема системы управления тиристорами.

На рисунке 4 приведена функциональная схема системы управления тиристорами, где:

1. ТV2 – понижающий трансформатор;

2. К1 и К2 – компараторы;

3. ГПИ – генератор пилообразного напряжения;

4. ФКИ – формирователь коротких импульсов;

5. ИУ – импульсный усилитель.

С силового трансформатора TV1 снимается значение линейного напряжения (Uac). Полученный сигнал поступает на понижающий трансформатор, который обеспечивает гальваническую развязку системы управления и силовой части выпрямителя, с целью защиты от больших величин напряжения и тока. С помощью компаратора К1 синусоидальное линейное напряжение преобразовывается в прямоугольные импульсы такой же продолжительности. Полученные импульсы с компаратора К1 поступают на генератор пилообразного напряжения ГПН, где сигналы из импульсов заменяются напряжением пилообразной формы. Компаратор К2, при заданном управляющем напряжении U_упр и поступающем пилообразном напряжении, формирует из них сигнал прямоугольной формы, который и определяет угол управления α. Формирователь коротких импульсов ФКИ из полученного прямоугольного импульса создает импульс напряжения значением не менее значения необходимого по продолжительности и величине для открытия тиристора. Результирующий сигнал после импульсного усилителя ИУ поступает на управляющий электрод тиристора.

На рисунке 5 представлены графики работы системы управления.

Рис. 5. Графическая работа системы управления.

7. Выводы.

1. В соответствие с заданными значениями произвели расчёт и выбор схемы выпрямления. По заданному значению КПД выбрали трёхфазную мостовую схему выпрямления.

2. Рассчитали параметры согласующего трансформатора с коэффициентом трансформации .

3. Произвели выбор вентилей – Т253-1000 и его охладителя – О153-150. Выбрали индуктивный фильтр, так как он более подходящий для выпрямителей мощностью > 10 кВт (в данной работе  кВт)

4. Рассчитали и построили регулировочную характеристику выпрямителя. Изгиб кривой данной характеристики происходит при значении угла регулирования . Обращается в ноль при , что характерно для схемы Ларионова.

5. Рассчитали и построили семейство внешних характеристик при различных значениях угла регулирования. Показали, что с увеличением  значение напряжения на выходе выпрямителя снижается.

6.  Разработали функциональную схему управления вентилей на основе СИФУ. Произвели её описание.

8. Содержание.

1. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Электронные и преобразовательные устройства” / НГТУ, Нижний Новгород, 1992.

2. Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. – М.: Энергия, 1985.

3. Справочник по электрическим машинам / Под ред. И.П. Копылова. И Б.К. Клокова. Т.1.- М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник / А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др. – М.: Энергоиздат, 1982