Реверсивный тиристорный преобразователь для электропривода постоянного тока. Электропривод на основе двигателей постоянного тока

помощью нуль-органа опорное напряжение генератора сравнивается с управляющим напряжением U_упр преобразователя. Когда опорное напряжение в (процессе его увеличения или уменьшения) достигает напряжения U_упр на выходе нуль-органа возникает импульс, который поступает на формирователь отпирающих импульсов.

Принципиальная электрическая схема нуль-органа представлена на рис.4.2.

Рис.4.4. Электрическая схема нуль-органа

Выбираем R14 = R15 = 10 кОм. Амплитудное значение опорного напряжения равно 11,5 В, а максимальное напряжение управления равно 10В. максимальное значение их разности составляет 21,5 В, что превышает максимально допустимое значение входного напряжения ОУ. Поэтому для защиты ОУ ставим два диода, включенных встречно-параллельно. Выбор диодов производим по прямому току и по максимальной величине обратного напряжения с коэффициентом запаса равным 2.

Выбираем по ([8], табл.7) тип диода КД503А, параметры его приведены в разделе 4.1.

Диаграммы работы нуль-органа приведены на рис.4.5.

Рис. 4.5. Диаграммы работы нуль-органа для:

а) положительного напряжения задания;

б) отрицательного напряжения задания

4.3. Расчет и выбор формирователя длительности импульсов

и элементов согласования с логикой

Формирователь длительности импульсов служит для формирования отпирающих импульсов определенной длины, которые после усилителя поступают на управляемый тиристор.

Принципиальная электрическая схема формирователя длительности импульсов и элементов согласования с логикой представлена на рис.4.6:

Рис.4.6. Формирователь импульсов

Формирователь длительности импульсов собран на ОУ DА 3.1. Он представляет собой дифференцирующее с замедлением звено, которое описывается уравнением:

где Т₁ = С14 · R17, T₂ = C14 · R16 – постоянные времени.

Вход данной цепи подключён к нуль-органу и переход напряжения на входе составляет ∆Uвх = 2 ∙ Uоу нас = 2 ∙ 11,5 = 23 В.

Величину напряжения импульса принимает равным U_упр = 10 В.

Для нормального открывания тиристоров необходимо обеспечить длительность импульса 7˚ ÷ 10˚.

Время импульса составляет:

мс.

Принимаем t_u = 0,5 мс.

Скачёк напряжения на выходе формирователя длительности импульсов в момент переключения нуль-органа примем: Uи max= 11,5 В.

В начальный момент времени t= 0 получим:

Отсюда

Далее, подставляя в соотношение

U_вых = U_вх значения U_вых = U_упр; U_вх = U_вх = 23В;  и время t=t_и=0,5 мс, находим T₂:

.

Принимаем величину С14 = 100 нФ.

Определяем сопротивление R16:

Выбираем ближайшее стандартное значение R16 = 36 кОм.

Рассчитываем значение R17:

Принимаем R17 = 18 кОм.

Из критерия величины нагрузки для ОУ выбираем R18 = R19 = 3 кОм.

для согласования сигналов формирователя длительности импульсов по уровню и знаку с логическими элементами служат стабилитроны VD5 и VD6,  напряжение стабилизации U_cт которых выбираем в пределах максимального напряжения на входе цифровых микросхем D1.1, D1.3 (5,5 В). Выбираем стабилитрон 2С139А [8], параметры которого заносим в таблицу 4.1

Таблица 4.1

Выбираем величины сопротивлений инвертирующего усилителя, собранного на ОУ DА3.2, исходя из того, что необходимо получить коэффициент передачи, равный единице. Для нормальной работы узла стабилизации необходимо, чтобы R20 было в пять раз больше, чем R19. Принимаем R20 = R21 = 15 кОм.

Диаграммы работы формирователя длительности импульсов приведены на рис.4.7, а диаграммы работы логики формирователя импульсов на  рис. 4.8.

Рис. 4.8 Диаграммы работы логики формирователя импульса ФИ1 для:

а) положительного напряжения                    б) отрицательного напряжения задания                                                              задания

4.4. Расчет и выбор усилителя импульсов

Мощность сигнала, получаемого из выхода формирователя длительности импульсов мала. Усилитель импульсов предназначен для усиления импульсов перед их подачей в цепь управляющего электрода силового тиристора.

Принципиальная электрическая схема усилителя импульсов представлена на рис.4.9.

Рис.4.9. Электрическая схема усилителя импульсов

На схеме (рис.4.9) Т3 – импульсный трансформатор с числом витков w₁=400 и w₂ = 100. Исходя из этого, коэффициент трансформации равен:

.

Величина напряжения импульса:

.

Зная величину тока управления открытия (табл.2.2) тиристора I_упр, находим сопротивление цепи управления:

.

Падение напряжения на управляющем электроде VS1.1 и диоде  принимаем по 0,7 В, отсюда находим их эквивалентное сопротивление:

.

Для ограничения тока управления VS1.1 необходимо сопротивление:

R25 = R_ц.у. – R_э = 18,75 – 7 = 11,75 Ом

Выбираем из стандартного ряда R25 = 12 Ом.

Выбираем стабилитрон VD8 по требуемому напряжению стабилизации 3,75В – 2С139А, параметры которого приведены в разделе 4.3.

диод VD9 выбираем по прямому току и обратному напряжению