Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 43
Текст из файла (страница 43)
их работы в схем е и уменьшает возможность ГЛАВА ПЯТАЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ Б.'1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ния СУ преобразовательного устройПод системой управления (СУ) пр р ства в р ши оком см ысле понимают совокупность унк ов обеспечивающих: ных узлов и элементов, о ыми элементами силов " ой части преоб- 1) управление ключевыми зл разователя, осуществляющими процесс прео разован ных па аметров преобразователя; 2) регулирование выходных парам ля, 3) включение, отключение преобразователя и б 4) управление защитными устроиствами и его компонентов; б еобразователя при 5) выдачу информ ц а ии о ра оте пр анной системе электроиспользовани нии его в автоматизированнои питания. оля аботоспособности преобразователя и его Систему контроля Работос ваются характерные узлы и блок- В данной главе рассматриваются харак и СУ различных типов тирис схемы основной части гих стройств силовой прео разо б зователей и некоторых других устр " электроники.
ф нк иональные узлы и элемен- К основной части относятся функцио элеменют п авление нелинеиными ты, которые обеспечивают у р ими непосредстиме, ти исторами), выполняющими е лирова я параметров функции р Р Ялн и нии п Су п еоб азования и регули электрическои энер . р гии. При дальнейшем новная часть.
в большинстве слу с чаев понимается ее осно основная функция СУ о ных п еобразователях осно у егоров схемы. Требования, предъявляемые к а 220 управляющих импульсов, определяются типом тиристора, схемой, в которой используется тиристор, и режимом его работы. для надежного включения тиристора необходимо обеспечить такие значения тока управления и напряжения на управляющем электроде, которые соответствуют области гарантированного включения тиристора с учетом максимально допустимых значений тока, напряжения и пиковой мощности, выделяемой на управляющем электроде (см.
~ 1.1). В зависимости от схемы, в которой используются тиристоры, управляющие импульсы могут иметь различную форму и длительность. Наиболее распространенная форма управляющих импульсов — прямоугольная. Минимальная длительность управляющих импульсов определяется временем, необходимым для нарастания тока в анодной цепи до значения тока включения тиристора, который обычно в 2 — 3 раза превосходит ток выключения.
Это время при активном сопротивлении коммутируемой тиристором цепи практически совпадает с временем включения тиристора, т. е. находится в диапазоне от единиц до нескольких десятков микросекунд. Наличие индуктивности в анодной цепи может существенно увеличить минимально необходимую длительность управляющего импульса по сравнению с временем включения тиристора.
Для обеспечения нормальной работы тиристоров в ряде схем требуются широкие управляющие импульсы, длительность которых обычно определяется частотой переключения тиристоров и особенностями работы схемы. Например, в трехфазном мостовом управляемом выпрямителе при работе в режиме с прерывистым током нагрузки или при запуске выпрямителд необходимо, чтобы управляющие импульсы присутствовали 'одновременно на двух тиристорах: одном из анодной группы, а другом из катодной, Это обусловлено необходимостью образования цепи протекания тока нагрузки 1, при включении очередной пары тиристоров, которые находятся в выключенном состоянии из-за снижения тока г~ до нуля.
Одновременное присутствие управляющих импульсов на соответствующей паре тиристоров анодной и катодной группы может быть обеспечено, если длительность импульсов будет больше, чем г= Т)б, где Т вЂ” период переменного напряжения на входе выпрямителя. В данном случае задача может быть решена и другим путем. Например, подачей на каждый тир нет ор сдвоенных узких управляющих импульсов, первый из которых соответствует очередному включению тиристора согласно порядку коммутации тиристоров в схеме, а другой — повторному (в момент включения очередного тиристора противоположной группы). Однако во многих схемах формирование широких "мпульсов оказывается проще, чем ряда узких, особенно если 221 моменты их формирования должны находиться в зависимости от режима работы преобразователя. Основным недостатком управления широкими импульсами является увеличение объема и массы импульсных трансформаторов в СУ, а также потерь в тиристоре.
Существенным параметром управляющих импульсов является также крутизна переднего фронта импульса, которая влияет на время включения тиристора и допустимую скорость нарастания прямого тока а1,/ль Для лучшего использования тиристоров длительность переднего фронта управляющего импульса должна быть около 1 мкс. Крутизна переднего фронта управляющего импульса является важным параметром и для импульсов управления транзисторами, используемыми в схемах преобразователей в качестве ключевых элементов. При управлении тиристорами на интервале, когда отсутствуют управляющие импульсы, желательно на управляющие электроды тирисгоров подавать небольшое отрицательное смещение.
Запирающее напряжение позволяет повысить устойчивость тиристоров к ложным управляющим импульсам. В настоящее время СУ тиристорных преобразователей выполняются на основе полупроводниковых и магнитных элементов. Из последних преимущественно используются импульсные трансформаторы, применяемые для развязки цепей СУ и силовой части преобразователя. С развитие1и микроэлектроники широкое применение в СУ находят различные типы гибридных и интегральных полупроводниковых схем (ИС). По принципу обработки сигналов ИС делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых ИС выходной и входной сигналы связаны непрерывной функцией, например линейной. В цифровых ИС (иногда называемых дискретными ИС) входной и выходной сигналы являются дискретными, например импульсами напряжения.
Среди аналоговых ИС в СУ могут быть успешно использованы многоцелевые высококачественные усилители, получившие название операционных (например, усилители серий К140 и К544). Из цифровых ИС, применяемых в СУ, следует отметить схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) серий К564 и К561, а также схемы на металлоокисных полупроводниковых (МОП) транзисторах (например, серии К172). Последние обладают более высокими уровнями напряжения выходного сигнала. Одним из перспективных путей совершенствования СУ является использование микропроцессорной техники.
Системы управления, содержащие микропроцессорные комплекты (МПК), позволяют более эффективно решать задачи регулирования выходных параметров и реализовать более глубокий текущий контроль за работой СУ, а также обеспечить более 222 точную диагностику преимуществом примен я МПК . Основным же узлов и элементов, рокой унификации аппарат является возможность шиб ф " б рамм управлени Конструктивно СУ выполняется обычн субблоков, состоящи х из печатных плат.
К тся о ычно в виде выдвижных ф СУ. Соединения между пл ся ункционально оп ределенным узлом осуществляются через разъе платами, субблоками и силовои частью Большое внимани разъемы. надежности, так как к л мание при разработке СУ уделяют вопросам превышает количес количество элем ентов СУ значительн о б СУ О собые требования к узлам СУ и е ъяв злам предъявляют по помехорабо ают непосредстку они о ычно силовыми цепями схемы. 5.2.
СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ СИС ПРЕОБРАЗО ВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В настоящем параграфе рассмат иваю щепные структуры СУ различных видов п матриваются некоторые упрост онеги вып ~~~мж" б ных инверторов и . О и, преобразовател " лей частоты, автономст Руктурны схем я~~ж~ы бло«пн г к ~щи, о означ нный а зания связей с другими функциональными 6.2Л. СИСТЕМЫ У УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ И ЗА ВИСИ МЫ Х И НВЕРТО РОВ В самом общем виде структ ы СУ мых инверторов и уры выпрямителей, зависиможно разделить на других видов ти исто р рных преобразователен ные. В многокана две группы многок льных структурах СУ анальные и одноканальупРавляющих импульсов (т.
е. г е. Угла у~рж~ыия) производится равно числу тиристо управления. Число т аких каналов обычно лу ее фаз. одно анальров схемы или числ н ф зы управляющих импульрегулирование ьазы схе с я в одном общем для всех фаз канале емы. Подобную клас ф определением имп л у ьсов по тиристорам для многофазных б ласси икацию СУ е ц лесообразно проводить тиристоров В то прео разователей, со Ре Р раведлив и для однофазных схем. 223 и В г'.ев " кдг " "де иг ккде и ! 1 1ДРН !! !! 1! 1 а) Рис. 5.!.
Система управления одиофазиого выпрямителя: — ктурная схема, о — диаграммы напряжений на входе фатссдвигмошпх устройств е — структур н диаграммы управдмоших импульсов, е — одноканальная отру ур — кт ная схеьы Наиболее распространенной структурой СУ выпрямителен я ляется многоканальная, Пример СУ с такой структурой в для тиристорного выпрямителя, выполненного по однофазно" ф зной схеме со средней точкой, приведен на рис. 5.1, а.
Принцип работы данной СУ основан на формировании управляющих импульсов, следующих синхронно с сетевым напряжением и„в и сдвинутых относительно этого напряжения по фазе на угол гг. В выпрямителях с регулированием по выходному напряжению (рис. 5.1, б) угол гг обеспечивается таким, чтобы среднее значение выпрямленного напряжения сге мало отличалось от заданного при различных возмущениях, например колебаниях сетевого напряжения иеи. Привязка импульсов к сетевому напряжению осуществляется входйым устройством ВУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
