1.2.2. Трехфазная нулевая схема

Схема и диаграмма выпрямленного напряжения показаны на рис.1.4. На схеме обозначены: TV1 – согласующий силовой трансформатор, VS1 - VS3 - тиристоры силовой схемы, L1 - сглаживающий дроссель, Zн - нагрузка. Импульсы управления подаются на тиристоры VS1,VS2,VS3 со сдвигом 120^o.

Схема имеет следующие количественные показатели:

Ксх=1,17, Кп=0,5, Ки=1,35.

Основные расчетные соотношения в схеме:

Uvs= Кзап*U2*6, Ivs= Кзап*Id/(3* Ко).

Достоинства схемы (по сравнению с однофазной мостовой):

- меньшее число тиристоров,

- ниже коэффициент пульсаций,

- небольшие габариты и вес,

- равномерная загрузка трехфазной сети и поэтому большая мощность схемы (Pd<50 кВт).

Недостатки схемы:

- завышенная мощность силового трансформатора вследствие подмагничивания его вторичной обмотки выпрямленным током,

• большее число каналов управления тиристорами.

Применение схемы: электропривод малой и средней мощности, в частности, электроприводы подач металлорежущих станков, а также преобразователи различных технологических установок.

1 .2.3. Трехфазная мостовая схема

Схема и диаграмма выпрямленного напряжения (угол =0) показаны на рис.1.5. На схеме обозначены: TV1 – согласующий силовой трансформатор, VS1 - VS6 - тиристоры силовой схемы, L1 - сглаживающий дроссель, Zн - нагрузка. Импульсы управления подаются попарно на тиристоры VS1-VS2, VS2-VS3, VS3-VS4, VS4-VS5, VS5-VS6, VS6-VS1 со сдвигом 60^o.

Схема имеет следующие количественные показатели:

Ксх=2,34, Кп=0,13, Ки=1,05.

Основные расчетные соотношения в схеме:

Uvs= Кзап*U2*6, Ivs= Кзап*Id/(3* Ко).

Достоинства схемы (по сравнению с трехфазной нулевой):

- наивысшая мощность схемы (до 3000 кВт),

• низкий коэффициент пульсаций,

• наилучший коэффициент использования силового трансформатора.

Недостатки схемы:

- большее число силовых тиристоров,

- больше габариты и вес.

Применение схемы:

• электропривод любой мощности, в частности, электроприводы главного движения металлорежущих станков;

• преобразователи различных технологических установок.

1 .3. Системы управления ув

Для управления тиристорными преобразователями наиболее часто применяются системы импульсно-фазового управления (СИФУ), осуществляющие вертикальный способ управления тиристорами. СИФУ позволяют изменять угол регулирования  в пределах от 0 до 180^о, обеспечивая тем самым изменение выходного напряжения от 0 до номинального значения.

К СИФУ предьявляются следующие требования:

- должна быть обеспечена линейная зависимость угла отпирания тиристора от напряжения управления =f(Uу),

- амплитуда импульса должна быть достаточной для надежного отпирания тиристора (обычно Iу>1 А),

- импульс управления должен быть узким, с крутым передним фронтом, продолжительностью больше, чем время включения тиристора.

Для выполнения своих функций СИФУ должна содержать как минимум четыре узла: узел синхронизации (УС), фазосдвигающее устройство (ФСУ), усилитель-формирователь импульсов управления (УФИУ) тиристора и устройство гальванической развязки (ГР).

УС и ФСУ должны обеспечить управление углом .

УФИУ должны обеспечивать надежное включение тиристоров в заданные моменты времени.

ГР необходима для разделения высокого потенциала силовой части тиристорного преобразователя и низкого потенциала системы управления, а также для согласования выходного сопротивления УФИУ с входным сопротивлением тиристора.

Для надежного включения тиристора практикуют серию из двух и более импульсов управления. Продолжительность серии - не менее 60^о.

К настоящему времени разработано большое количество СИФУ, удовлетворяющее самым разнообразным требованиям. Классификацию СИФУ можно провести по следующим признакам:

- по способу отсчета угла ,

- по типу синхронизации,

- по виду развертываемого сигнала,

- по форме преобразования информации.

По способу отсчета угла  СИФУ делятся на одноканальные и многоканальные. В многоканальных СИФУ отсчет углов для каждого тиристора производится в собственном канале, в одноканальных - одном канале для всех тиристоров. Одноканальное построение СИФУ позволяет исключить различие параметров элементов цепей, задающих выдержку времени, из числа источников аппаратурной погрешности углов .

По типу синхронизации различают синхронные и асинхронные СИФУ. В синхронных СИФУ определение требуемого момента включения тиристора производится путем отсчета временного интервала от нуля синусоиды напряжения питающей сети, а в асинхронных - от момента предыдущего включения тиристора. В асинхронных СИФУ синхронизация с сетью служит только для ограничения углов . Вследствие принципа своего действия асинхронные СИФУ могут быть только одноканальными, а синхронные - одно- и многоканальными.

По виду развертываемого сигнала СИФУ делятся на СИФУ вертикального действия (вертикальные) и СИФУ интегрирующего действия (интегрирующие), в которых развертывается соответственно опорный и управляющий сигналы.

Обобщенная схема ФСУ СИФУ в аналоговом варианте показана на рис.1.6.

Ф СУ СИФУ с линейной разверткой служит интегратор И и компаратор К, вырабатывающий командный сигнал Ua на включение тиристора в момент равенства алгебраической суммы сигналов Uи и Uу (Uоп) на его входе. Возврат интегратора в исходное состояние осуществляется в момент подачи импульса синхронизации УС (замыкание ключа УС). При равенстве Uи и Uу К изменяет свое состояние на противоположное, что является сигналом тиристору. В вертикальных СИФУ угол  обычно пропорционален напряжению управления Uу. Если же на вход И подать сигнал управления Uу, то его выходное напряжение Uи будет зависеть от закона изменения Uу(t). На вход К в этом случае поступает сигнал Uоп. СИФУ, построенная по такому принципу, называется интегрирующей, а угол  зависит от среднего значения напряжения управления за интервал от 0 до . Такая СИФУ будет иметь запаздывание, однако никогда не потеряет управляемости при dUу/dt > dUоп/dt.

Последнее однако же происходит в вертикальной СИФУ и является ее недостатком.

По форме преобразования информации СИФУ подразделяют на аналоговые и цифровые. Цифровое исполнение СИФУ по сравнению с аналоговым определяет более высокую технологичность изделия: практически отсутствуют подстройка и наладка при вводе в эксплуатацию, дрейф сигналов, а также обеспечивается высокая повторяемость режимов.

Функциональная схема одного канала СИФУ и диаграммы работы его элементов показаны соответственно на рис.1.7 и рис.1.8.

На схеме обозначены:

ИСН - источник синхронизирующего напряжения, обычно выполняется в виде понижающего маломощного трансформатора или (реже) в виде резистивного делителя напряжения.

ГПН - генератор периодического напряжения, как правило, линейно нарастающего ("пилообразного"), реже косинусоидального.

К - компаратор (нуль-орган). Здесь сравниваются два напряжения - с выхода ГПН и напряжение управления . На выходе компаратора вырабатывается угол регулирования .

УФ - усилитель-формирователь импульсов управления, формирует необходимые параметры импульса управления тиристором: амплитуду, длительность и форму.

ГР - гальваническая развязка, обеспечивающая разделение высокого потенциала силовой цепи и низкого потенциала системы управления. Обычно выполняется на импульсном трансформаторе или оптроне.