Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 49
Текст из файла (страница 49)
3.1б. Параметры Е„н С '„. коммутирующих контуров в этой схеме выбираются из условия обеспечения времени выключения тиристоров ГЯ, — г'54. Однако при кратковременных нерасчетных перегрузках или сбоев в работе схемы могут возникать аварийные ситуации, обусловленные одновременной проводимостью основных тиристоров плеча инвертора (например, тиристоров Ю, и ~'Яз), что по существу 251 соответствует возникновению режима короткого замыкания на выходе источника постоянного тока, питающего инвертор.
Использование МПК позволяет управлять тиристорами инвертора с учетом прогноза возникновения такого режима и при необходимости предотвращать его. Прогноз реализуется контролем интервала времени от момента начала коммутации (момента включения вспомогательного тиристора) до момента появления обратного напряжения на выключаемом основном тиристоре. На диаграмме„ представленной на рис.
3.18, этому интервалу соответствует интервал времени ~, †. При недостаточном времени приложения обратного напряжения на основном тиристоре возможно его повторное несанкционированное включение, и МПК изменяет последовательно формирование управляющих импульсов для тирисгоров. В частности, если контролируемое время окажется меньше требуемого значения, производится повторный заряд конденсатора С„, и так же повторяется процесс коммутации до того, как будет сформирован управляющий импульс на включение очередного основного тиристора. Силовая схема инвертора связана с МПК простейшим интерфейсом.
Так как инвертор выполнен по трехфазной мостовой схеме, управление от МПК осуществляется от 12-разрядной шины через два порта. Первый порт управляет шестью основными тиристорами, а второй порт — шестью вспомогательными. Управляющие импульсы для тиристоров вырабатываются МПК программным путем. После начала формирования управляющего импульса для очередного вспомогательного тиристора происходит подготовка данных для включения с заданной частотой следующего по закону управления основного тиристора.
Если результаты прогноза выключения очередного основного тиристора отрицательны, МПК переходит к подпрограмме повторного подзаряда коммутирующего конденсатора и повторной попытке коммутации. Такой переход к подпрограммам происходит циклически четыре раза подряд, при дальнейшей неудачной коммутации производится аварийное выключение инвертора. При положительных результатах прогноза об очередной коммутации подготовленные МПК данные, соответствующие закону управления тиристорами инвертора с заданной частотой, загружаются в таймер и далее формируется управляющий импульс очередного главного тиристора.
Контроль за появлением обратного напряжения на основных тиристорах осуществляется схемами регистрации моментов появления обратного напряжения. Каждая из схем вырабатывает логическую единицу, когда обратное напряжение приложено к соответствующему тиристору. Шесть выходов схем регистрации соединены через элемент ИЛИ с МПК по одной 252 линии, подключенной к МПК. Отсутствие логической единицы в этой линии в определенный момент времени вызывает переход МПК к работе по подпрограмме повторной коммутации.
Эффективно использование микропроцессорного управления в преобразовательных устройствах с переменными структурой и алгоритмом управления, например в полупроводниковых зарядных )стройствах емкостных накопителей энергии 1241 В частности, для обеспечения высоких энергетических показателей применяется ступенчатое регулирование входного напряжения по определенному закону в зарядном устройстве, состоящем из амплитудно-импульсного регулятора входного напряжения (АИР) и транзисторного токоформирующего элемента (ТФЭ), определяющего значение тока заряда емкости накопителя.
В целях минимизации потерь мощности в ТФЭ переключение ступеней АИР должно производиться с учетом ряда факторов: значений входного напряжения устройства, остаточного напряжения на емкости накопителя и др. Для реализации алгоритма оптимального управления этими процессами разработана система микропроцессорного управления. В основу этой системы положен микропроцессорный комплект КР580. Обмен информацией между процессором и внешними устройствами осуществляется через интерфейсные устройства, включающие в себя типовые микросхемы дешифратора, таймера, ЦАП и АЦП и др.
Программа записывается в ПЗУ. После реализации программы начальной установки в исходное положение элементов устройства и подачи команды на его работу МПК начинает вычислять время заряда накопителя и число ступеней выходного напряжения АИР. Далее по текущему времени, получаемому с блока таймеров, МПК рассчитывает по аналитическим выражениям зарядный ток первой ступени. Вычисленное значение тока сравнивается с максимально допустимым для этой ступени, записанным в ПЗУ. Меньшее из этих значений записывается в регистр СУ зарядным током ТФЭ. Последний будет стабилизировать заданный ток в процессе заряда емкостного накопителя до напряжения ступени АИР.
В момент равенства этих напряжений вырабатывается сигнал на блек приоритетных прерываний и осуществляется переход на соответствующую программу обслуживания прерывания. По этой программе происходит оценка номера ступени напряжения АИР и далее переход на новую ступень напряжения. Алгоритм управления имеет циклический характер. Процесс оканчивается достижением заданного напряжения на емкостном накопителе. При работе производится автоматическая коррекция временных интервалов заряда по ступеням, учитывающая остаточное напряжение на емкости накопителя после разряда. 253 ГЛАВА ШЕСТАЯ ПРИМЕНЕНИЕ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ В.1. ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ Наиболее распространенным видом силовых электронных устройств являются выпрямительные устройства.
Они составляют основу большинства маломощных вторичных источников питания, используемых в аппаратуре радиоэлектроники и автоматики. Как правило, указанная аппаратура получает электропитание от промышленной сети в виде однофазного переменного тока со стандартными параметрами. В то же время многие функциональные узлы и элементы этой аппаратуры (релейная автоматика, полупроводниковые элементы, микродвигатели и др.) нуждаются в электропитании постоянным током.
Преобразование напряжения переменного тока в постоянный осуществляется чаще всего встроенными в аппаратуру вторичными источниками питания, содержащими понижающие трансформаторы с требуемым числом вторичных обмоток и однофазными двухполупериодными выпрямителями. Обычно выпрямители малой мощности выполняются неуправляемыми (на диодах), а стабилизация их выходного напряжения осуществляется по входу или выходу регуляторами- стабилизаторами (см.
гл. 3). Характерными значениями выходных напряжений таких выпрямителей являются 24; !2,5; 5 В при мощностях от долей до сотен ватт. Для аппаратуры с большей мощностью потребления рациональней становится электропитание от трехфазной сети переменного тока. Соответственно вторичные источники питания для такой аппаратуры выполняются на основе трехфазных выпрямителей. Экономически выгодной схемой выпрямления в этих случаях является трехфазная мостовая схема. При этом собственно вторичный источник питания целесообразно разрабатывать в виде отдельного конструктивно законченного устройства.
В сложных, разветвленных системах желательно использовать централизованные вторичные источники питания, рассчитанные на электропитание групп однофазных по функциям потребителей. В области электропривода выпрямительные устройства на тиристорах широко используются для регулирования скорости двигателей постоянного тока за счет изменения напряжения на якоре двигателя или на обмотке возбуждения. Регулирование может быть осуществлено и сочетанием обоих способов. Управление реверсом осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя или на его обмотке возбуждения.
Изменение полярности производится контактным или 254 беск опта ктным способом. В первом случае используют различного рода электромеханические переключатели и контакторы постоянного тока, а во втором — выпрямители с двумя комплектами тирист оров. На рис.
6.1 представлена втк ар схема бесконтактного пере- Рнс. 6. ь скевка бесконтактного переклгочения полярности напряжения на ключениЯ полЯРБОсти напРЯ- якоре двигатела постоянного тока жения на якоре двигателя (реверсирования). Схема с бесконтактным переключением обладает лучшими показателями в части быстродействия, надежности и пр, При бесконтактном управлении двигатель получает питание от выпрямителя В, или Вт. При одновременной работе обоих выпрямителей между ними возникает уравнительный ток, для ограничения которого вводятся уравнительные реакторы УР.
Изменение направлений вращения двигателя можно осуществить выключением тиристоров одного выпрямителя (например, снятием управляющих импульсов) и включением другого выпрямителя !например, подачей управляющих импульсов). Однако перед изменением направления вращения двигателя его необходимо затормозить. Управляемые выпрямители позволяют осуществить эффективное торможение двигателя посредством рекуперации энергии в сеть (см. з 3.1). Для этого вступающие в работу тиристоры сначала переводятся в инверторнь1й режим работы, а после окончания процесса торможения — в выпрямительный режим. Выпрямительные агрегаты для управления режимами работы электродвигателей постоянного тока разрабатываются обычно на средние и большие мощности.
Так, например, для питания электродвигателей приводов прокатных станов разработаны тиристорные агрегаты мощностью свыше 10 МВт. Большинство выпрямительных агрегатов имеет конструктивное исполнение в виде металлических шкафов с естественным или принудительным охлаждением..Как правило, все они имеют собственные средства автоматического управления, защиты контроля и диагностики. Большое распространение выпрямительные агрегаты для управления двигателями постоянного тока получили на транспорте.
Выпрямительные агрегаты устанавливаются либо непосредственно на подвижном составе, либо на тяговых подстанциях железнодорожного и городского транспорта. Чаще всего используется трехфазная мостовая схема выпрямлении. С подстанции напряжение постоянного тока подается в контактную 255 сеть железной дороги, причем положительный полюс выпрямительного агрегата соединяется с контактным проводом, а отрицательный — с рельсами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
