Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 6
СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Цель работы: ознакомление с назначением и принципом действия систем импульсно-фазового управления (СИФУ); изучение работы однофазной СИФУ с горизонтальным управлением; исследование работы трехфазной СИФУ с вертикальным управлением; снятие основных характеристик СИФУ.
Общие сведения
Система импульсно-фазового управления преобразовательными устройствами предназначена для формирования управляющих импульсов определенной формы и длительности с частотой следования, равной или кратной частоте сети, распределения импульсов по фазам и изменения момента подачи на управляющие электроды вентилей преобразователя.
В полупроводниковых преобразователях применяются полностью управляемые вентили (транзисторы, двухоперационные тиристоры) и не полностью управляемые вентили (однооперационные и симметричные тиристоры). Поскольку в схемах управляемых преобразователей используются, главным образом, тиристоры, отпирание которых производится короткими импульсами, а их запирание возможно, когда анодный ток становится меньше тока удержания, импульсный способ управления ввиду простоты и экономичности нашел наиболее широкое распространение в преобразовательной технике.
Требования, предъявляемые к СИФУ, определяются типом вентиля, режимом работы преобразователя и характером его нагрузки:
а) достаточная для надежного отпирания вентиля амплитуда напряжения и тока управляющего импульса, высокая крутизна фронта импульса; б) широкий диапазон регулирования;
в) симметрия управляющих импульсов по фазам;
г) высокое быстродействие системы управления, которое не должно влиять на быстродействие регулируемого вентильного преобразователя.
Для тиристоров могут использоваться управляющие импульсы длительностью
2π / m2, где m2 - число фаз вторичной обмотки трансформатора. Однако для снижения потребляемой мощности СИФУ целесообразно формировать управляющий импульс такой длительности, чтобы за время его действия анодный ток тиристора достиг значения тока удержания.
Исходя из особенностей работы транзисторов, необходимо формировать двух-полярный управляющий импульс прямоугольной формы длительностью, равной времени открытого и запертого состояний транзистора.
Импульсно-фазовые системы управления, в которых управляющий сигнал имеет форму импульса с регулируемой фазой, подразделяются на электромеханические, электромагнитные, электронные. В настоящее время широкое применение находят электронные (полупроводниковые) СИФУ, так как они имеют ряд преимуществ перед электромагнитными системами: малые потребляемая мощность, габариты и масса, высокое быстродействие, надежность.
В зависимости от того, в одном или нескольких каналах формируются управляющие импульсы для каждого вентиля преобразователя, различают одно- и многоканальные СИФУ, а в зависимости от принципа изменения фазы управляющего импульса - горизонтальные, вертикальные и цифровые системы.
Системы управления могут быть синхронными и асинхронными. При синхронном импульсно-фазовом управлении угол подачи управляющего импульса отсчитывают от определенной фазы питающего преобразователь напряжения сети
ωti = φ + 2π / m2 (i – 1) + θi (Uу), (6.1) где ωti- угол подачи i-го управляющего импульса;
φ - угол начала отсчета угла задержки по отношению к напряжению сети;
θi - регулируемый угол задержки.
При асинхронном импульсно-фазовом управлении угол подачи управляющего импульса отсчитывают от момента подачи предыдущего импульса
ωti = ωti-1 + 2π / m2 + θi (Uу), (6.2)
Из сравнения выражений (6.1) и (6.2) вытекает, что угол подачи управляющего импульса в асинхронной системе управления не связан в явном виде с координатами ωt и φ напряжения сети, т.е. не синхронизирован с питающей сетью. Асинхронные системы, как правило, выполняются одноканальными, синхронные - одноканальными и много-канальными.
При горизонтальном управлении управляющий импульс формируется в момент перехода синусоидального напряжения через нуль, а изменение его фазы обеспечивается изменением фазы синусоидального напряжения, т.е. смещением этого напряжения по горизонтали. При вертикальном управлении управляющий импульс формируется в результате сравнения на нелинейном элементе величин переменного (синусоидального, пилообразного) напряжения и постоянного управляющего напряжения. В момент равенства этих напряжений, когда их разность изменяет полярность, происходит формирование управляющего импульса, фазу которого можно регулировать посредством изменения величины управляющего напряжения.
Структурная схема одноканальной СИФУ, использующей горизонтальное управление, приведена на рис.6.1. Находящееся в определенном фазовом соотношении с анодным напряжением тиристора Uанапряжение Uсподается на мостовое фазо-вращающее устройство (МФУ). С выхода МФУ сдвинутое по фазе напряжение (рис.6.1 6) поступает на формирователь импульсов ФИ, где в момент перехода синусоиды через нуль формируется управляющий импульс, который затем усиливается выходным каскадом ВК и поступает на управляющий электрод тиристора В.Применение СИФУ с горизонтальным управлением ограничено, так как мостовые фазовращатели критичны к форме и частоте подаваемого напряжения, а применение в качестве регулируемого активного сопротив
 |
Рис 6.1
ления транзистора нарушает симметрию формируемых импульсов.
На рис.6.2 а представлена структурная схема вертикальной одноканальной системы управления трехфазным мостовым выпрямителем. Генератор линейно измеряющегося напряжения ГЛИН запускается трехфазным синхронизатором С в момент, когда ЭДС соседних фаз сравниваются. С выхода ГЛИН пилообразное напряжение подается на
пороговое
устройство ПУ, которое срабатывает при достижении пилообразным напряжением
значения Uу.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
