Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Непосредственный преобразователь частоты преобразует пе- ременное, обычно синусоидальное, напряжение частоты /; =50Гц ~ постоянного действующего значения (обычно 220 В) в перемениок, напряжение на выходе с регулируемым действующим значением я регулируемой частотой ((/, = чаг,/; =1аг). Возможные варианты применения базовых силовых преобразо- вателей в электроприводах постоянного и переменного тока показа- ны на рис. 3.2. В электроприводах постоянного тока исполнительным двигатс.
лем является двигатель постоянного тока. При питании от источ- ника постоянного тока (аккумулятор, солнечная батарея, генера- тор постоянного тока) в качестве силового преобразователя ис пользуется ШИП, если источником питания является сеть переменного тока, то может быть применен УВ, либо с очетаив~ В+ШИП (рис. 3.2). В электроприводах переменного тока исполнительным д вигате лем является машина переменного тока. В этом случ р ае и и пита' ' нии от источника постоянного тока применяется АИ, р И ап пиита' нии от источника переменного тока НПЧ, либо сочет ания УВ+Аи' либо В+АИ. Следует отметить, что для управления двигателями постоянно тока необходимо регулировать только напряжение, а д у р ля и авлс ння двигателями переменного тока — напряжение и частоту. Рис.
3.2. Базовые способы построения электроприводов постоянного н переменного тока 3.2. Уяравяяемые выярямитеаи (5, 371 Управлясмыс выпрямители чаще всего используются для управления двигателем по цепи якоря. Источником энергии для управляемых выпрямителей является сеть переменного тока. Принцип управления состоит в том, что в положительный полуисриод питающего напряжения тиристор, подобно ключу, открывается и подает напряжение к двигателю лишь часть этого полуисриода. Напряжение и ток иа выходе управляемого выпрямителя содержат иостояиныс и псрсмсииые составляющие. Для анализа работы двигателя постоянного тока как элемента элсктропривода необходимо найти постоянные составляющис напряжения и тока, определяемые как средиис значения этих всличин за период изменения напряжения ости.
Изменяя момент (фазу) открытия тиристора, меняют среднее значение напряжения иа якорс н, таким образом, управляют двигателем. Существует большое число различных схем управляемых выпрямителей. По принципу действия и построения они могут быль разделены иа двс группы: однополупериодиые (схемы с нулевым проводом), в которых используют только одну полуволиу напряжения сети, и двухполупсриодиые (ьюстовые схемы), где использованы обе полуволны исрсмсииого напряжения сети. )Зс а) СУ ГПН в) У„„= — ~ У„, гйпсььтйи = "' И+сова) а л (3.1) $ з зи.зев Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Работу простейшей двухполупериодной схемы иллюстрирует рис.
3.3, К источнику синусоидального напряжения сети ььс с амплитудои ' 0,„подкльочена нагрузка А через тиристорный мост Т1 — Т4. Диаго нальные тиристоры Т1, Т4 и 72, ТЗ открываются попарно, пооче. редно в момент времени, определяемый углом отпирания а. ! Рис. 3.3. Однофвзный двухполупериодный управляемый выпрямитель: мостовая схема (в), функциональная схема вертикального управления 1б), графики напряжения на элементах 1в) В интервал а<оьг<180' к нагрузке подводится напряженььв и = 1)„, ьйпон .
На рис. 3.3 в кривая напряжения на нагрузке закра ! шепа темным цветом.' Так как нагрузка резистивная, кривая тока повторяет кривую н ю наля я пряжения. В момент времени вн =180' ток уменьшается до нуля ' Этеь соответствующая пара диагональных тиристоров закрывается. Эт процесс повторяется каждый полупериод. Управление тиристор о амв ителк желательно осуществлять импульсами возможно меньшеи длит ности (так как ее увеличение связано с возрастанием мощности ти схе' ния ть' мы управления), но несколько превышаюшии время включения ристора, то есть время перехода его из запертого состояния в откр „ тк"ьт ня11 тос. Необходимо также обеспечить достаточно крутои перед Силовые пол и ово никовые и еоб взоветели фронт управляюьцсго импульса, что уменьшает потери мощное~и в тнристоре при включении, а следовательно, его нагрев. Рассмотренный фазовый метод управления мочкет быть реализован с помощью фазосдвигаюших способов, одним из которых явлрых является вертикальньш способ управления, основанный на сравнении опорного напряжения (обььчно пилообразной формы) и постоянного напряжения сигнала управления (рис.
3.3). Равенство мгновенных значений этих напряжений определяет фазу а, при которой схема вырабатывает импульс, затем усиливаемый и подаваемый на управляющий электрод тиристора. Изменение фазы а управляющего импульса достигается изменением уровня напряжения сигнала управления Сь„. Функциональная схема управления приведена на рис. 3.3, б. Опорное напряжение, вырабатываемое генератором пилообразного напряжеьшя ГПН и синхронизированное с напряжением сети с помощью синхронизирующего устройства СУ, подастся 1 на схему сравнения СС, на которую одновременно поступает и входное напряжение (сигнал управления). Сигнал со схемы сраане-,~ ния поступает на формирователь импульсов (ФИ), затем на распределитель импульсов (РИ), на усилители мощности (У), откуда в ькк виде мощного, обладающего крутым фронтом и регулируемого по $ фазе импульса подается.на управляющий электрод.
Интегрируя напряжение и = У, гйпот на интервале а-ьт, определим среднее за период значение напряжение на нагрузке; На рис. 3.4 штриховой линией изображена функция (3.1) в долях наибольшего среднего значения напряжения на нагрузке ) = — "', соответствующего а = О. ьг Процессы в выпрямителе усложняются, если нагрузка имеет активно-индуктивный характер.
На рис. 3.5 показаны процессы, протекающие в подобных цепях. Отпирание тиристоров осуществляют, как и в простейшей схеме рис. 3.3 В отличие от рис. З.З ток нарастает не скачком, а плавно за счет индуктивности нагрузки Ен. Причем, когда напряжение питающее тиристор фазы проходит через ноль, ток нс прекращается, а под действием эдс самоипдукции, создаваемой индуктивностыо!.л, продолжасч.
проч. екать ешб нско- 0 30 60 90 120 1 (З.г) ! Компьютерное моделирование полупроводниковых систем О, О, О, О, О, О, О, О, О, Рис. 3.4. Зависимости среднего напряжения на выходе УВ от угла управления торос время, преодолевая отрицательное напряжение питающей фазы.
Тиристор закрывается лишь в момент времени р', когда ток, протекаю!ций через него, достигнет нуля. В результате, как и прн чисто рсзистивной нагрузке, на участке р — (а+!80') происходит разрыв (прерывание) тока в цепи. Такил! образом, при наличии индуктивности в нагрузке кривая выпрямленного напряжения может иметь наряду с положительны. ми и отрицательные участки, поэтому среднее значение напра>хе ния на нагрузке равно (!, = — ~ ь!„, 3!Пгогг1и! = — (созй — сов1з) 2а „ л Это напряжение является функцией как угла отпирания всит!! лей а, так и относительной постоянной времени цепи нагрузя!ь опредсляемой как т = — . На рис, 3.4 показаны зависимое о!1.н та Ин г!,„= 1(!т) для трех относительных значений т = 2,3, Силовые пол и ово никовые и еоб ааователи По мере уменьшения о! угол 11 увеличивается, н интервал проводимости одной диагонали (Т'1, Т4) может перекрыть момент отпирания другой диагонали ( тнристоры Т2, ТЗ).
Позто озтому прп отпирании тиристоров Т2, ТЗ мгновенное значение тока через них окажется равным мгновенному значению тока тнристоров Т2, Т4, которые запираются. Наступает режим непрерывного тока (рис. 3.5), при котором Д = а + 180'. ! Рис. З.о. Электромагнитные процессы 1уВ лри активно-индуктивной нагрузке Ток в цепи нагрузки,'может быть представлен в виде двух составляющих: постоянной' и переменной. Переменная составляющая ! ~ резко возрастает, когда вок становится прерывистым. Так как переменная составляющая тока вызывает дополнитсльныи нагрев и потери в нагрузке, при управлении двигателем стремятся обеспечить режим непрерывного тока, для чего последовательно с якорем вклк!чают дополнительный дроссель, увеличивая тем самым т.
Среднее значение,напряжения на нагрузке в режиме непрерывного тока равно (1 ' "'Г" . 2и„, ~Л вЂ” ь1„, гйпа! т1гот = — "' сока = — (!'сова = 0,9(1 сова. (З.З) а !г Т1 Т4 Т6 ТЗ ТБ 1н Трехфазныи двухпслуперисдныи уп !н Т! ТЗ Тб (3.4) кГ2 . л = — пГГГяп — сова=(l„„, сова, л Рис 3 6 Трехфазный однопо Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Отметим, что индук:тивность дополнительного дросселя увели., чивает электромагнитную, а его активное сопротивление — элект, ромсханпческую постоя нные времени двигателя. Поэтому дополни.
тельный дроссель ухудшает динамические свойства привода. Режим непрерывного тока сохраняется при изменении а в пре. 1 делах 0 < а < а,, где грГьничный угол Гт,, является функцией т. Прл т — у угол ав — у90', Таким образом, при значительной индук, тивностн нагрузки, регулирование напряжения на ней эффективно лишь при изменении а в пределах 0 < а < 90 (рнс. 3. ). Для равномерной нагрузки фаз и уменьшения пульсаций вы. п ямлснного напряжения используют трехфазные управляемьи выпрямители.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
