Системы импульсно–фазового управления преобразователями постоянного тока. Назначение, принцип действия и классификация систем импульсно–фазового управления преобразователями постоянного тока

Выходные сигналы СИФУ представляют собой импульсы, параметры которых выбираются в соответствии с параметрами управляющих цепей тиристоров и силовой схемой тиристорного преобразователя.

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 u_оп на выходе ГОН может иметь линейную (пилообразную) или косинусоидальную форму. Нуль-орган, НО сравнивает опорный сигнал с напряжением управления U_y. 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 u_оп фазируется с  анодным u_a таким образом, чтобы при U_y=0 угол открывания α=π/2. В этом случае напряжение на выходе преобразователя в режиме непрерывных токов, согласно формуле U_d=U_d0 cosα, будет равно нулю U_d=0. Для многофазных управляемых выпрямителей это достигается сдвигом по фазе u_оп относительно u_a угол π/m, где m – число фаз вторичной обмотки (для однофазных нулевой и мостовой схем m=2, для трехфазных m=3.В данной СИФУ зависимость α=f(U_y) реализуется по вертикальному принципу, суть которого состоит в выработке отпирающего импульса в момент равенства u_оп и U_y. 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 фазосмещающее 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 управленияU_d=f(U_y), которая, в соответствии со структурной схемой ТП , определяется как результирующая характеристик  управления СИФУ α=f₁(U_y) и вентильной группы ВГ U_d=f₂(α) и математически описывается как сложная функция U_d=f₂[f₁(U_y)]=f(U_y)

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.

1.1.1.  Синхронные СИФУ

Синхронный способ построения СИФУ  характеризуется отсчетом угла управления от определенной фазы напряжения питающей сети

где J_i – угол подачи i-го импульса управления; J_I = wt  (i = 1, 2 ...);    w – угловая частота сети, рад/с; t– время; р – число пульсаций преобразователя (пульсность) за период сети; q_i – регулируемый угол задержки; j– угол начала отсчета фазы по отношению к напряжению сети.

Синхронные СИФУ могут быть:

а)  многоканальными, имеющими индивидуальный отсчет угла   управления для каждого канала р–канальной СИФУ;

б)  одноканальными, имеющими синхронизацию одного или   нескольких каналов.

Многоканальные системы импульсно-фазового управления. Структурная  схема многоканальной синхронной СИФУ, построенной на серийных интегральных микросхемах с малой степенью интеграции, приведена на рис. 1.2. Она включает в себя активные сетевые фильтры на операционных усилителях 1. С целью получения развертывающегося напряжения, не зависящего