Выбор типа преобразователей для привода постоянного и переменного тока

7 Выбор типа преобразователей для привода постоянного и переменного тока.

7.1 Привод постоянного тока.

7.1.1  Выбор типа преобразователя для привода постоянного тока.

Для привода постоянного тока выберем комплектный тиристорный преобразователь, который бы обеспечивал стабильную работу нашего электропривода и удовлетворял бы его основным параметрам.

Для питания двигателя выбираем комплектный реверсивный тиристорный преобразователь  серии ТЕ4-220/230Н-1-2УХЛ4 со следующими параметрами:

Таблица №  7.1.

Напряжение сети, В	Частота сети, Гц	Номинальный выпрямленный ток, А	Максимальный выпрямленный ток, А	Номинальное выпрямленное напряжение, В	Номинальная мощность, кВт	КПД, % не менее
220	50	220	450	230	46	96

Данный комплектный тиристорный преобразователь является регулируемым источником выпрямленного тока с пределами регулирования выпрямленного напряжения .Реверсивный преобразователь позволяет обеспечить следующие режимы работы двигателей постоянного тока:

1.  Плавный пуск, регулирование частоты вращения якоря двигателя и работу на установившейся скорости в двигательном режиме в направлении «Вперед » или «Назад»;

2.  Реверс направления вращения якоря двигателя;

3.  Рекуперативное торможение при снижении оборотов или останове двигателя.

Конструктивно преобразователь выполнен защищенного исполнения со степенью защиты J Р21. Преобразователь состоит из одной внутренней рамы, на которой установлены:

·  Реактор;

·  Силовой автоматический выключатель;

·  Силовой тиристорный мост (два моста);

·  Блок управления преобразователем;

·  Панель подключения двигателя и сети;

·  Блоки  зажимов.

Рассмотрим конструктивные основные узлы тиристорного преобразователя.

7.1.1.1  Силовая часть.

Принцип работы преобразователя основан на свойствах и характеристиках управляемых выпрямителей, а также ведомых сетью симметрично управляемых инверторов. Основу силовой части  реверсивного преобразователя составляют два встречно–параллельно включенных трехфазных мостовых выпрямителя – комплекты тиристоров «вперед», «назад», работающих по принципу раздельного управления, которые подключаются непосредственно к сети или через согласующий трансформатор.

7.1.1.2  Блок управления агрегатом.

Схема реверсивного агрегата построена по принципу раздельного управления комплектами тиристоров «вперед» и «назад» с использованием одного комплекта системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Схема управления преобразователем выполнена конструктивно на двух выемных печатных панелях .

Панель №1 содержит следующие функциональные узлы:

·  СИФУ;

·  Регуляторы скорости и тока – РС  и  РТ;

·  Функциональный преобразователь ЭДС двигателя – ФПЕ;

·  Нелинейное звено – НЗ;

·  Блок питания – БП;

·  Датчик тока – ДТ;

·  Узел защиты и сигнализации.

Панель №2 имеет следующие функциональные узлы:

·  Логическое устройство системы раздельного управления (УЛ) с переключателем характеристик (ПХ) и датчиком проводимости вентилей (ДПВ);

·  Датчик напряжения (ДН), предназначенный для измерения и передачи напряжения (ЭДС) двигателя.

Блок управления агрегатом (БУА) предназначен для регулирования величины выпрямленного напряжения и тока преобразователя изменением угла управления тиристоров и построения замкнутой по скорости или напряжению системы автоматического регулирования скорости вращения двигателя.

БУА состоит из СИФУ, системы регулирования и источников питания.

СИФУ выполнена по принципу одноканального управления двумя противофазными тиристорами выпрямительного моста, что практически исключает асимметрию противофазных  управляющих импульсов. Каналы фазосмещения выполнены по «вертикальному» принципу управления с линейно возрастающим опорным напряжением. 

СИФУ обеспечивает прямо пропорциональную зависимость между управляющим напряжением, изменяющимся от 0 до минус 10 В, и фазой управляющих импульсов и обеспечивает гальваническую развязку между силовыми цепями и цепями управления.

Технические характеристики СИФУ:

-  диапазон изменения фазы управляющих импульсов от 15 ± 3 до 153 ± 3 эл. градусов;

-  асимметрия противофазных импульсов не более 0,2 эл. градуса;

-  междуфазная асимметрия управляющих импульсов не более 4 эл. градусов при суммарном воздействии следующих факторов:

1.  изменение температуры окружающей среды от 1 до 35 °С;

2.  изменение питающего напряжения в пределах от 0,9 Uн до 1,1 Uн;

3.  наличии провалов длительностью 10 эл. градусов и величиной 0,1Uн в любой точке синусоиды синхронизирующего напряжения;

-  параметры управляющих импульсов :

1.  длительность – 10 ± 3 эл. градуса;

2.  ток управления при напряжении управления 6 В – 0,5 А;

3.  передний фронт нарастания – не более 10 мкс;

4.  имеет возможность блокировки выдачи управляющих импульсов в любой момент времени;

5.  обеспечивает возможность выдачи повторных управляющих импульсов в любой момент времени, если пилообразное напряжение больше управляющего и если поступает специальный сигнал от блока логики системы раздельного управления.

На рисунке 7.1 представлена функциональная схема реверсивного электропривода серии ТЕ4-220/230Н-1-2УХЛ4, рассмотрим по ней принцип действия данного преобразователя.

7.1.2 Устройство и работа преобразователя.

7.1.2.1 Силовая часть преобразователя.

Силовая часть преобразователя, выполнена из двух встречно-параллельно включенных мостовых тиристорных управляемых выпрямителей, работающая по принципу раздельного управления (без уравнительных токов), подключается непосредственно к сети или через согласующий трансформатор Т.

Пропорционально-интегральные (ПИ) регуляторы скорости и тока выполнены соответственно на операционных усилителях А1 и А2. Параметры регуляторов определяются величинами сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов в цепи обратной связи.

Выходной сигнал регулятора скорости (сигнал заданного значения тока) Uрс является задающим для внутреннего токового контура, поэтому ограничение максимальной величины Uрс с помощью резистора R17 соответственно приводит и к ограничению максимально возможного тока якоря двигателя в переходных режимах пуска и торможения или при перегрузках.

Сигнал от задатчика частоты вращения “ЗЧВ” , подаваемый на зажим 21 внешнего клемника, поступает непосредственно на входы усилителя А1 панели №1.

Усилитель №1 в этом случае охватывается корректирующей цепочкой обратной связи R10, C4, а конденсатор С3 отключается (перемычка 2-3 снимается ).

 Для обеспечения постоянства коэффициента усиления управляемого выпрямителя в режиме непрерывного и прерывистого токов, в канал регулирования введено нелинейное звено (НЗ) с характеристикой, обратной регулировочной характеристике управляемого выпрямителя в режиме прерывистого тока.

Нелинейное звено выполнено на операционном усилителе А4 панели №1 с нелинейной обратной связью (ОС).