Структурная схема вертикальной СИФУ представлена на рис. 2.31. Она содержит два канала и может быть использована для управления открывающимися в противофазе тиристорами однофазной мостовой схемы. СИФУ состоит из устройства синхронизации УС, генератора опорного напряжения ГОН, сумматора С, нуль-органа НО, формирователя длительности импульсов ФДИ, двух распределителей импульсов РИ и выходных формирователей ВФ. Временные диаграммы работы СИФУ представлена на рис. 2.32.
Рис. 2.31. Структурная схема вертикальной СИФУ
Рис. 2.32.Временные диаграммы работы вертикальной СИФУ
УС служит для получения из питающего выпрямитель напряжения неискаженного синусоидального напряжения синхронизации с требуемыми амплитудой и начальной фазой, потенциально разделенного с сетью. Напряжение синхронизации используется для формирования широких прямоугольных импульсов и+и и-, разрешающих включение соответствующих тиристоров в положительные и отрицательные полупериоды напряжения синхронизации. Кроме того, синхронизирующее напряжение необходимо для формирования последовательности синхронизирующих узких импульсов «о, строго синхронизированных с моментом естественного открывания тиристоров, относительно которых осуществляется сдвиг открывающих импульсов.
ГОН осуществляет формирование пилообразного опорного напряжения uпил. Возврат ГОН в исходное состояние осуществляется в момент подачи импульса u0замыканием разрядного ключа К. В качестве опорного в СИФУ может использоваться также косинусоидальное напряжение.
Сумматор С выполняет операцию алгебраического суммирования напряжений: пилообразного uпил,управления uyи смещения Uсм.Напряжение смещения Uсмнеобходимо для задания начального угла открывания αнач, соответствующего uy = 0. В момент равенства суммарного напряжения и нулю НО изменяет выходное напряжение с положительного на отрицательное. При этом ФДИ формирует в каждый полупериод синхронизирующего напряжения импульс uФД, длительность которого достаточна для надежного открывания тиристоров. Импульсы uФД распределяются через распределители РИ на соответствующие выходные формирователи ВФ, которые осуществляют усиление открывающих импульсов по мощности и потенциальное разделение СИФУ от силовой цепи.
При увеличении (уменьшении) напряжения uy, действующего встречно напряжению смещения, угол α уменьшается (увеличивается). Изменение угла открывания α приводит к изменению длительности проводящего состояния тиристора и регулированию значения выпрямленного напряжения
20вопрос Реверсивный вентильный электропривод с совместным и раздельным управлением.
Принципы управления реверсивным выпрямителем.Максимальное быстродействие реверсивного электропривода достигается при использовании реверсивного выпрямителя, обеспечивающего возможность прохождения тока в якоре в обоих направлениях.
Реверсивный выпрямитель образуется соединением по соответствующей схеме двух нереверсивных, называемых комплектами тиристоров. Комплекты в большинстве применений включаются по перекрестным или встречно-параллельным схемам, питаются от общей сети (или трансформатора) и имеют общие элементы системы управления тиристорами (СУТ).
Для управления комплектами тиристоров применяют два принципа (совместное и раздельное управление), которые оказывают влияние на построение силовой схемы реверсивного выпрямителя. В мощных выпрямителях с совместным управлением используют преимущественно перекрестную схему, в выпрямителях средней и малой мощности с раздельным управлением — в основном встречно-параллельную схему включения комплектов.
Совместное управление.Функциональная схема электропривода с трехфазным нулевым реверсивным выпрямителем с совместным управлением приведена на рис. 2.40.
При совместном управлении комплектами тиристоров открывающие импульсы подаются одновременно на оба комплекта (VS1...VS3 и VS4...VS6). При этом в зависимости от направления вращения двигателя один комплект работает в выпрямительном режиме, а другой — в инверторном. Ток якоря проходит по комплекту, работающему в выпрямительном режиме. Система управления тиристорами выпрямителя содержит две СИФУ (СИФУ1 и СИФУ2) и аналоговый инвертор А1.
Так как открывающие импульсы подаются на оба комплекта, то в схеме через два открытых тиристора (например, VS1 и VS6) образуется замкнутый контур двух фаз вторичной обмотки трансформатора TV1. Схема замещения силовой цепи представлена на рис. 2.41. Диоды имитируют однонаправленную проводимость.
Рис. 2.40. Функциональная схема электропривода с реверсивным выпрямителем с совместным управлением
Рис. 2.41. Схема замещения силовой цепи электропривода с реверсивным выпрямителем с совместным управлением
В этом контуре действует сумма ЭДС двух фаз вторичной обмотки, которая носит название уравнительной ЭДС:
eур =e1 + е2,
где е1, е2 — выпрямленные ЭДС комплектов VS1...VS3 и VS4... VS6 соответственно.
Совместное управление обладает следующими преимуществами:
• уравнительные токи обеспечивают проводящее состояние обоих комплектов независимо от силы тока нагрузки двигателя и, как следствие, линейность внешних характеристик выпрямителя;
• высоким быстродействием благодаря постоянной готовности к реверсу тока, которая не связана с какими-либо переключениями в схеме.
Однако при совместном управлении необходима установка уравнительных реакторов, что увеличивает массу, габариты и стоимость электропривода. Прохождение уравнительного тока увеличивает нагрузку элементов силовой цепи и снижает КПД выпрямителя.
Раздельное управление.В реверсивном выпрямителе с раздельным управлением при работе одного комплекта тиристоров в выпрямительном или инверторном режиме другой комплект полностью выведен из работы (сняты открывающие импульсы). Вследствие этого отсутствует контур прохождения уравнительного тока, что исключает необходимость в уравнительных реакторах. Реверсивные выпрямители с раздельным управлением изготавливаются с двухкомплектной и однокомплектной СИФУ. Последние получили преимущественное распространение.
Функциональная схема электропривода с реверсивным выпрямителем с раздельным управлением (РВРУ) приведена на рис. 2.43. Работу РВРУ обеспечивают дополнительные элементы системы управления тиристорами: датчик проводимости вентилей (ДПВ), логическое переключающее устройство (ЛПУ), переключатель характеристики (ПХ).
Рис. 2.43. Функциональная схема электропривода с реверсивным выпрямителем с раздельным управлением
ДПВ предназначен для определения состояния (открыт или закрыт) тиристоров выпрямителя и формирования сигнала об их запирании, что равносильно отсутствию тока в комплектах.
ЛПУ выполняет следующие функции:
• выбирает нужный комплект тиристоров «Вперед» или «Назад» (КТ «В» или КТ «Н») в зависимости от требуемого направления тока двигателя, задаваемого сигналом U3..T;
• запрещает появление открывающих импульсов одновременно в обоих комплектах тиристоров посредством ключей «Вперед» («В») и «Назад» («Н»);
• запрещает подачу открывающих импульсов на вступающий в работу комплект до тех пор, пока в ранее работавшем комплекте проходит ток;
• формирует временную паузу между моментом закрывания всех тиристоров ранее работавшего комплекта и моментом подачи открывающих импульсов на вступающий в работу комплект.
Переключатель характеристики служит для согласования однополярной регулировочной характеристики СИФУ α = f(uу) с реверсивным сигналом uу.
Раздельное управление обладает следующими преимуществами:
• отсутствуют уравнительные реакторы, что значительно снижает габариты, массу и стоимость реверсивного выпрямителя;
• отсутствует уравнительный ток, что уменьшает потери мощности в выпрямителе и повышает его КПД.
Недостатками раздельного уравнения являются:
• наличие режима прерывистого тока, что требует линеаризации характеристик управления выпрямителя;
• более сложная система управления из-за наличия ЛПУ и ДПВ;
• наличие бестоковой паузы при переключении комплектов.
