6.1. Назначение и принцип действия ШИП.
6.2. Расчет средних значений выходного напряжения и тока в нагрузке, управляемом ключе и обратном диоде.
6.3. Режимы работы ШИП.
6.4. Внешние характеристики и характеристики управления ШИП.
Лабораторная работа №6
Исследование системы импульсно-фазового управления
однофазным тиристорным преобразователем
1. Цель работы
изучить назначение, схемы и работу системы импульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорным преобразователем, ознакомится с характеристиками управления СИФУ, их расчетом и построением.
Система импульсно-фазового управления служит для формирования отпирающих импульсов необходимых параметров и подачи их на тиристоры с задержкой по фазе α относительно точки естественного открывания. При этом величина угла задержки (управления) α определяется напряжением управления, подаваемым на вход СИФУ. Точки естественного открывания (коммутации) вентилей для однофазных преобразователей находятся в точках перехода питающего напряжения через нуль, а в многофазных ТП – в точках пересечения фазных напряжений.
Существующие СИФУ классифицируются исходя из следующих признаков:
1. По синхронизацией с сетью – синхронные и асинхронные.
2. По числу каналов – одноканальные и многоканальные.
3. По форме опорного напряжения – с косинусоидальным и линейно-пилообразным опорным напряжением.
4. По способу (принципу) управления – с вертикальным, горизонтальным и тангенциальным способом управления.
5. По элементному исполнению – аналоговые и цифровые.
Более подробно со схемами и особенностями работы различных СИФУ можно ознакомиться в [2, 3, 4]. В настоящее время наибольшее применение имеют аналоговые многоканальные синхронные СИФУ с косинусоидальным или пилообразным опорными напряжениями, построенными по вертикальному способу (принципу) управления.
В данной работе и проводится исследование такого СИФУ. Формируемые системой импульсы используются для управления тиристорами однофазного нулевого преобразователя.
Функциональная схема данного СИФУ представлена на рис. 6.1.
В синхронных СИФУ отсчет угла управления и диапазон возможного его изменения жестко привязаны к анодному напряжению на тиристорах. Эта связь осуществляется через опорный сигнал, который формируется с помощью анодного напряжения (или напряжения, питающего преобразователь). В схеме СИФУ эту функцию выполняют источник синхронизирующего напряжения ИСН (обычный понижающий трансформатор) и генератор опорного напряжения ГОН.
Опорное
напряжение uоп на
выходе ГОН может иметь линейную (пилообразную) или косинусоидальную форму.
Нуль-орган, НО сравнивает опорный сигнал с напряжением управления Uy. В момент их равенства формирователь импульсов ФИ
вырабатывает управляющий импульс, который после усиления в усилителе импульсов
УИ подается на тиристор. Для потенциального разделения цепей управления от
силовой цепи в УИ входит узел гальванической развязки, который выполняется на
основе либо импульсного трансформатора, либо оптронов.
Для правильной работы СИФУ опорное напряжение uоп фазируется с анодным ua таким образом, чтобы при Uy=0 угол открывания α=π/2. В этом случае напряжение на выходе преобразователя в режиме непрерывных токов, согласно формуле Ud=Ud0 cosα, будет равно нулю Ud=0. Для многофазных управляемых выпрямителей это достигается сдвигом по фазе uоп относительно ua угол π/m, где m – число фаз вторичной обмотки (для однофазных нулевой и мостовой схем m=2, для трехфазных m=3). На рис. 6.2 показаны временные диаграммы работы СИФУ для однофазного ТП с линейным и косинусоидальным опорным напряжением.
В данной СИФУ зависимость α=f(Uy) реализуется по вертикальному принципу, суть которого состоит в выработке отпирающего импульса в момент равенства uоп и Uy. Это позволяет при изменении управляющего напряжения, т.е. вертикального его смещения вверх или вниз, если смотреть по диаграмме, регулировать фазу отпирающих импульсов.
Генератор опорного напряжения ГОН и нуль-орган образуют фазо-смещающее устройство ФСУ. Если число ФСУ равно числу тиристоров (или числу плеч для мостовых схем), то такая система называется многоканальной. Если используется одно ФСУ, в котором формируются и сдвигаются импульсы для управления всеми тиристорами, то такая система называется одноканальной. В ней сигналы с ФСУ с помощью распределителя импульсов направляется на ФИ каждого тиристора.
Управляющие свойства ТП определяются характеристикой управления Ud=f(Uy), которая, в соответствии со структурной схемой ТП (рис. 6.3), определяется как результирующая характеристик управления СИФУ α=f1(Uy) и вентильной группы ВГ Ud=f2(α) и математически описывается как сложная функция Ud=f2[f1(Uy)]=f(Uy)
Вид результирующей характеристики зависит как от формы опорного напряжения, так и от режима работы ТП. Для ТП, работающих в режиме непрерывных токов, характеристика управления вентильной группы описывается уравнением
Ud=Ud0 cosα, (6.1)
где Ud0 – напряжение условного холостого хода.
Характеристика управления СИФУ можно получить, рассматривая диаграммы на рис. 6.2.
При пилообразной форме опорного напряжения описывается уравнением
uоп= – 
. (6.2)
Поскольку отпирающий импульс формируется при равенстве uоп = Uу, отсюда следует уравнение характеристики управления СИФУ
.
(6.3)
Подставляя (3) в (1) получим характеристику управления ТП в режиме непрерывных токов.
. (6.4)
При работе однофазного нулевого или мостового преобразователя на активную нагрузку характеристика управления ВГ
. (6.5)
Откуда получаем, что характеристика управления ТП в этом режиме имеет вид
. (6.6)
При косинусоидальной форме опорного напряжения
, 
. (6.7)
Тогда характеристика управления ТП в режиме непрерывных токов
, (6.8)
где Кп = Ud0 /Uопm – коэффициент усиления преобразователя.
При работе ТП на активную нагрузку
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.