Лекция (855794), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Так же как и в выпрямительном режиме, зависимостьUdi=Ud=f(Idi) обычно строится в относительных единицах:-Ud* =Ud/ Ud01=0-Ud*= Udi*Udiмax*1203235467/2/3/60Idi*Рис. 10.6*U di U d* I diU dU i0 cos Au k % *I di ,100m; a и b - коэффициенты, значения которых такиеI diнiн2abже, как для соответствующей схемы выпрямителя. Также как и ввыпрямительном режиме при малых токах наступает режим прерывистоготока. В этом режиме нет перекрытия тока, т.е.

режим коммутацииотсутствует, вырезки в кривой напряжения udi отсутствуют и напряжениеUdi уменьшается. Что и видно на входной характеристике в режиме малыхтоков. При анализе внешней характеристики выпрямителя было показано,что величина тока Id влияет на длительность коммутационного процесса γ.В свою очередь, угол, предоставляемый на восстановление управляющихсвойств тиртстора  (рис.

10.5, в) зависит от угла опережения .Таким образом, при расчете зависимого инвертора необходимовыбирать минимальный угол  таким, чтобы при максимальном токе вцепи постоянного тока обеспечивался необходимый угол восстановленияуправляющих свойств тиристоров .где: I di* ; A88Областьустойчивойработыинверторахарактеризуетсяограничительнойхарактеристикой(см. рис.10.6-жирнаялиния),определяющей предельную величину инвертируемого тока Idi (призаданном угле ) при котором угол восстановления запираемых свойствтиристора минимален (min).

Эта характеристика в относительныхединицах описывается выражением:I mxU d*.i max  cos   di a2U d 0Подставивраннееполученноесоотношение:получаем: 2E2 sin  cos     cos   xa I dm22 E 2 sinxa I dm  cos   cos(   ) .m UУчитывая, чтоd0 22 E 2 sin( )mm mI mxcos   cos(   )получим:U x*  d a 2U d 02Тогда входная характеристика инвертора описывается выраженим:I mxcos  cos(   )*U di cos  di a  cos  cos(   ) 2U d 02cos(     )  cos(       ) 2 cos(   )  cos(     )  cos(  )22I mxcos(   )  cos  cos  coscos  cos(   ) cos  cos  d a .222U d 0Полученное выражение описывает ограничительную характеристикузависимого инвертора.

Она точно такая же как выходная характеристикавыпрямителя при .89Лекция 11. Тиристорные регуляторы переменногонапряженияПринцип работы тиристорного регулятора основан на использованииэлектронного ключа с двухсторонней проводимостью, включенногопоследовательно с нагрузкой.В качестве ключа могут быть использованы два антипараллельновключенных тиристора (рис. 11.1,а), симистор (рис.11.1,б), Диодная схемас использованием одного тиристора (рис. 11.1,в) или транзистора.Напряжение к нагрузке прикладывается при условии наличияположительного напряжения на тиристоре (симисторе) и наличииуправляющего сигнала.

Закрывается тиристор при отрицательномнапряжении между анодом и катодом тиристора.iнT1auсетиRнT2D1UнСб uсетиRнUнD2TiнiнcС1D3D4вiнuсетиRнгUнbuсетиС2RнUнaT1дuсетиiнLнT2uнUнеRнttвклРис. 11.1tпTТакой регулятор может использоваться в качестве:90 бесконтактного выключателя; регулятора средней мощности нагрузки; регулятора действующего значения напряжения на нагрузке.Для отключения нагрузки достаточно снять управляющие импульсы и вмомент изменения полярности напряжения на электронном ключе,последний выключится.Существует несколько режимов работы тиристорного регулятора: широтно-импульсный; фазовый; ступенчатый; фазово-ступенчатый.аUн10г0б10дUн2Uн101в022е0Uн2Рис.

9.2При широтно-импульсном способе управления регулируется средняямощность при протекании переменного тока через нагрузку. Этот методосновывается на изменении числа периодов переменного напряжения,подводимого к нагрузке. Диаграмма напряжений на рис. 11.1,еиллюстрирует принцип работы при таком способе управления. Наинтервале tвкл, Когда ток поочередно проводят оба тиристора (рис.11.1,а) внагрузке выделяется энергия:A= tвкл U2сети/Rн= tвкл Рmax .где Рmax = U2сети/Rн.Тогда средняя мощность, выделяемая на нагрузкеРн = Рmax tвкл /Т= Рmax ,91где = tвкл /Т — называется коэффициентом заполнения.

Чем больше паузаtп на периоде повторяемости, тем меньше tвкл а значит, коэффициентзаполнения , тем меньше средняя мощность выделяемая в нагрузке.Фазовый метод регулирования основан на изменении длительностиоткрытого состояния  одного из включенных встречно-параллельнотиристоров. Такое регулирование аналогично принципу работыуправляемых выпрямителей. Отличие заключается в том, что вуправляемых выпрямителях к нагрузки прикладываются однополярныеучастки синусоид питающего напряжения, а в регуляторах переменногонапряжения – двухполярные.При фазовом регулировании различают три способа управления:с отстающим углом управления (рис.

11.2,а);с опережающим углом управления (рис. 11.2,б);двухстороннее фазовое регулирование (рис. 11.2,в).В случае регулирования с отстающим углом управления при активнойнагрузке выключение тиристоров осуществляется в результате измененияполярности питающего напряжения (естественная коммутация).

Прирегулировании способами, показанными на рис. 11.2,б,в запираниетиристоров необходимо производить до момента естественнойкоммутации (до момента перехода напряжения через ноль). В этом случае,необходимо применять специальные узлы принудительной коммутацииоднооперационных тирисоров, или реализовать устройство надвухоперационных тиристорах.Зависимость действующего значения напряжения на нагрузке от угларегулирования  (регулировочную характеристику) в случае фазовогорегулирования с отстающим и опережающим углом управления(рис.11.2,а,б) для активной нагрузки находим из соотношений:1π1 π 22Uн ( 2U сети ) sin d ( 2U сети ) 2 sin 2 d .ππ 0 sin 2получим в относительных24Uн1sin 2α(π  α ).единицах:U сетиπ2Зависимость при двухстороннем фазовом регулировании для активнойнагрузки (рис.9.2,в) находим из соотношения:Учитывая,что sin2d 1 π αUн ( 2U сети ) 2 sin 2 d ,π αоткуда:92Uн1(   2  sin 2 ) .U сетиРегулировочные характеристики, построенныесоотношениям показаны на рис.

11.3.Uн / UсетипополученнымUн / Uсети11Рис. 9.3.а.бpoРис. 9.3,в0,800,830600,60,630 60 90120 15030 60 900,40,20Рис.11.3б0,2uнв2uн= uсети123iн=iсети0 0iн=iсетиб120 1500,4аа090UупрРис. 11.4гиПри рассмотренных способах регулирования в случае активнойнагрузки кривые тока, протекающего через нагрузку и кривые тока,потребляемого из сети будут повторять форму напряжения на нагрузке ипри 0 отличны от синусоиды.Так в случае одностороннего регулирования (рис. 11.2,а,б) приувеличении угла управления  будет искажаться и сдвигаться перваягармоника тока, потребляемого из сети относительно питающегонапряжения что приведет к уменьшению коэффициента мощности:cos  . При двухстороннем регулировании (рис.

11.2,в) перваягармоника тока не будет смещаться относительно питающего напряжения,но наличие высших гармоник в кривой тока приводит к ухудшению(уменьшению) коэффициента искажений  с ростом углов 1 и 2, чтотакже проводит к уменьшению коэффициента мощности.93На практике, чаще всего, нагрузка носит активно-индуктивныйхарактер (рис. 11.1,д). Временные диаграммы, поясняющие работу схемы вэтом случае показаны на (рис. 11.4,а,б).Как рассматривалось раннее, при работе однофазного выпрямителя наактивно-индуктивную нагрузку, ток нагрузки в момент включения вентиляпри  не может измениться скачком и он плавно нарастает. Приизменении полярности питающего напряжения вентиль не выключается, апродолжает пропускать ток на интервале 2 пока не израсходуетсяэнергия, накопленная в индуктивности на интервале 12.Действующее значение напряжения на нагрузке находим изсоотношения:1 2   sin 2  sin 2(   ) Uн ( 2U сети ) 2 sin 2 d  U сети `π   24В относительных единицах:Uн1sin 2  sin 2(   )  .U сети2Где — длительность протекания тока через вентиль, зависящая отсоотношения Rн и Lн .При уменьшении угла управления величина и продолжительность токаLнагрузки увеличивается и при некотором α  α крит  arctg н пауза  вRнкривой тока, а значит и напряжения на нагрузке исчезает (рис.11.4,в) идальнейшее уменьшение угла управления не приводит к изменениюнапряжения на нагрузке.

Ток и напряжение на нагрузке имеютсинусоидальную форму с фазовым сдвигом =крит, определяемымсоотношением Rн и Lн. Регулировочная характеристика тиристорногорегулятора при работе на активно-индуктивную нагрузку имеет мертвуюзону регулирования при крит.= График зависимости выходного напряжения от угла управления приактивно-индуктивной нагрузке и различных углах , показан на рис. 11.3.б.Специфика работы тиртсторных регуляторов на активно-индуктивнуюнагрузку предъявляет особые требования к системе управления такихпреобразователей.

Система управления должна формировать управляющиеимпульсы, подаваемые на тиристоры с длительностью и (рис.11.4,г). Впротивном случае при крит будут пропуски во включении очередноготиристора, т.к. к моменту спада тока нагрузки до нуля управляющийимпульс закончится и очередной тиристор не включится.Ступенчатый метод регулирования переменного напряжения.При ступенчатом методе регулирования вторичная обмоткатрансформатора разбивается на несколько секций.

На рис.11.1,г показаны94две секции (часть вторичной обмотки Uab и полная вторичная обмоткаUaс). Выводы вторичных обмоток через встречно-параллельные тиристорысвязаны с нагрузкой (в приведенной схеме используются симисторы).Подача управляющих импульсов на ту или иную группу симисторов безразрыва цепи источник питания – нагрузка подключают последнюю кразличным секциям вторичных обмоток трансформатора. Кривыевыходного напряжения Uн1 и Uн2 показаны на временных диаграммахрис.11.2,г. Сложность конструкции трансформатора, наличие большогоколичества управляемых ключей, а также невозможность плавногорегулирования мощности нагрузки является недостатком такого способарегулирования переменного напряжения.

Характеристики

Список файлов лекций