ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Ниже рассматриваются статические характеристики реверсив­ных тиристорных электроприводов и особенности этих характери­стик при несогласованном и раздельном управлении вентильными группами.

Для анализа статических характеристик в дальнейшем будет использована схема, представленная на рис. 12,а. На этой схеме около каждого элемента указан его коэффициент усиления в стати­ческом режиме и размерность этого коэффициента, обозначены так­же параметры, от которых зависит внутреннее сопротивление пре­образователя.

Регулировочные характеристики реверсивных тиристорных преобразователей

Наиболее часто применяемые способы согласования характери­стик показаны на рис. 13,а. Первый случай согласования соответ­ствует 90° (показан на рис. 13,а сплошной линией). Это значит,

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Рис. 12. Реверсивный тиристорный электропривод. « — принципиальная схема; б — структурная схема.

Что при нулевом сигнале на входе первого усилителя У J (рис. 12,а) управляющие импульсы обеих СФУ имеют одинаковый сдвиг 90° относительно точки естественного отпирания вентилей. При измене­нии сигнала на входе усилителя У1 фаза импульсов одной системы фазового управления уменьшается, а другой — увеличивается таким образом, что всегда выполняется соотношение

Ав + аи= 180°.

Второй случай согласования соответствует углу наиболее глубокого инвертирования (показан на рис. 13,а пунктирной линией). В этом случае при нулевом сигнале на усилителе У1 управляющие импульсы обеих СФУ имеют фазу, соответствующую углу наиболее глубокого инвертирования. При изменении сигнала на входе усили­теля У1 фаза управляющих импульсов одной СФУ остается не­изменной, а второй — уменьшается, при этом уже не выполняется соотношение (8).

Согласование характеристик СФУ по второму способу, полу­чившему название несогласованного управления, является одним из

(8)

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Методов уменьшения уравнитель­ного тока. Однако, как это будет показано ниже, оно является при­чиной «люфта» в нагрузочной характеристике.

По рис. 13,а может быть по­строена регулировочная характе­ристика преобразователя при ра­зомкнутой системе автоматического регулирования. При ее построе­нии будем считать с некоторым до-

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Рис. 13. Согласование систем фазового управления реверсивного пре­образователя.

А — характеристики систем фазового управления при согласованном и несогла­сованном управлении; б — регулировочные характеристики тиристорного пре­образователя при разомкнутой системе автоматического регулирования: / — согласованное управление; 2 — несогласованное управление.

Пущением, что напряжение преобразователя Ud изменяется по ли­нейному закону в функции UBт. Принятое допущение является близким к действительности при наличии превышающих 30° углов запаса аМИн и рмин у выпрямителя и инвертора »(рис. 13,а).

Линейная * зависимость между напряжением преобразователя Vd и U*T выполняется точно при арккосинусоидальной характеристике системы фазового управления.

Рассмотрим вначале согласованное управление. При положи­тельных значениях входного сигнала >иЭт напряжения на вентильных группах будут также 'положительны, причем их средние значения бу­дут равны друг другу. В этом случае первая группа будет работать в выпрямительном режиме, а вторая — в инверторном. Отрицатель­ные значения входного сигнала [)Эт будут соответствовать отрица­тельным значениям напряжения на вентильных группах при одина­ковой величине среднего напряжения на них, причем вторая группа будет работать в выпрямительном режиме, а первая — в инвертор­ном. Регулировочная характеристика для согласованного управле­ния показана на рис. 13,6, кривая 1.

Используя характеристики СФУ, согласованные в точке наиболее глубокого инвертирования, построим для этого случая регулировоч­ную характеристику (рис. il3,6, кривая 2). При указанном согласова­нии характеристик средние значения напряжения вентильных групп не равны друг другу. В процессе изменения напряжения на первой вентильной группе вторая вентильная группа находится в инвертор­ном режиме и ее напряжение максимально. При изменении напря­жения на второй вентильной группе первая группа находится в инверторном режиме и ее напряжение максимально.

Кривая регулировочной характеристики имеет вид гистерезисной петли. Отрезки ed, da, ab, be на рис. 13,6 равны между собой, так как они соответствуют равным между собой отрезкам ed, da, ab, be На рис. 13,а при условии, что аМИн=!Рмин.

Статические нагрузочные характеристики при совместном управлении

При помощи регулировочных характеристик реверсивных элек­троприводов могут быть построены их нагрузочные характеристики.

Реверсивные тиристорные преобразователи, как правило, рабо­тают в замкнутых системах регулирования, поэтому целесообраз­но рассматривать нагрузочные характеристики преобразователей с учетом действия обратных связей. Для. вывода уравнений этих характеристик воспользуемся схемой преобразователя, охваченного обратной связью по напряжению, представленной на рис. 12,а (без учета ЛПУ). При выводе уравнений будем считать, что прерывистые токи отсутствуют.

Приводим схему рис. 12,а к виду, показанному на рис. 12,6. Общий коэффициент усиления прямого тракта равен произведению коэффициентов усиления отдельных звеньев:

K=Ki Кг Кз Kk.

Внутреннее сопротивление преобразователя может быть запи­сано в виде

Где т=6 — число коммутаций вентилей за период в трехфазной мостовой схеме; ха и /?а — реактивное и активное сопротивления трансформатора и питающей сети, приведенные к вторичной обмотке трансформатора.

С учетом сказанного выше по приведенной на рис. 12,6 схеме Может быть составлено уравнение статической нагрузочной харак­теристики при согласованном управлении вентильными группами:

И*= 1 +ks v**-1 1 + ккш • (9)

Первый член травой части уравнения определяет напряжение преобразователя при холостом ходе, второй — изменение напряжения преобразователя при изменении его тока.

Для упрощения дальнейших рассуждений примем коэффициент усиления Кь равным единице. В результате получим схему с еди­ничной обратной связью. При этом уравнение (9) запишется следую­щим образом:

При работе преобразователя с несогласованным управлением вентильными группами в замкнутой системе автоматического регу­лирования выходное напряжение преобразователя при одном и том же значении £/эт будет зависеть от того, в каком режиме он на­ходится — в выпрямительном или инверторном, вследствие неодно­значной зависимости между входным сигналом и выходным на­пряжением.

Представим преобразователь как одно звено, охваченное еди­ничной отрицательной обратной связью, подобно тому как это было сделано в предыдущем случае. Характеристика этого звена «вход — выход» показана на рис. 14,а. Из этого рисунка видно, что если коэффициент усиления на линейной части характеристики преоб­разователя равен К и наибольшее выходное напряжение преобра­зователя равно f/ймакс, то величины отрезков da, ab, be должны быть равны UdM&KclK.

Найдем величину выходного напряжения преобразователя при его работе на линейной части характеристики первой вентильной группы в режиме выпрямителя (область характеристики 1В). Пусть на вход преобразователя

Подано напряжение Uqt тогда учитывая, что при этом на выходе преобразователя установится напряжение Uau может быть составлено следующее уравнение:

Откуда

П — II К Ud макс

Udi-U*r+K 1 + /С * (П)

При работе преобразователя в инверторном режиме на линей­ной части характеристики в области 2И при той же величине за­данного сигнала £/Эт уравнение, связывающее £/Эт и выходное на­пряжение, запишется следующим образом:

Откуда

// _ TJ К _L Маке 0

— ^эт l T - j •

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

На основании выражений (11) и (12) построим регулировочную характеристику преобразователя при охвате его единичной жесткой обратной связью (рис. 14,в). Из рис. 14,в следует, что при одном и

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Ш)

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Ю

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Рис. 14. Реверсивный тиристорный преобразователь с несогласован­ным управлением в замкнутой системе автоматического регулиро­вания.

А — структурная схема с единичной обратной связью при холостом ходе пре­образователя; б — структурная схема с единичной обратной связью с учетом тока нагрузки преобразователя; в — регулировочная характеристика; г — на­грузочная характеристика.

Том же значении входного сигнала Оат - напряжение на выходе пре­образователя будет разным в зависимости от того, в каком режиме он находится — в выпрямительном или инверторном. Вследствие этого при переходе из выпрямительного режима в инверторный в 'нагрузоч­ной характеристике преобразователя появится люфт. Величина люфта при изменении UЭт в пределах от —^макс до - Ь^макс будет равна, как это следует из рис. 14,я и формул (11) и (12),

21/,

D макс

I ^л I = I VМ I - I UAl | =

При значениях, С/Эт больших, чем £/амакс, величина Uл будет уменьшаться и в соответствии с рис. 14,в при положительных зна­чениях напряжения на преобразователе выразится следующим об­разом:

При U9T<^ 0 и, следовательно, отрицательных значениях напряже­ния преобразователя

Величина люфта будет равна нулю, когда U9T достигнет значения

Vd макс—^— • Причина возникновения люфта состоит в том, что

При изменении U3т от —ймакс до +UdM&uc напряжение инвертора по абсолютной величине всегда больше напряжения выпрямителя. Уменьшение люфта возникает вследствие того, что максимальное напряжение на инверторе ограничено. При достижении этого же максимума напряжения на выпрямителе люфт исчезает полностью.

Структурная схема преобразователя при несогласованном управ­лении вентильными группами с учетом тока нагрузки представлена на рис. 14,6. Звено W на этом рисунке имеет такую же характери­стику, как и звено W на рис. 14,а. Тогда с учетом тока нагрузки могут быть записаны следующие уравнения: для выпрямительного режима

Где Ј/di(x. x) — напряжение холостого хода на выходе звена при ра­боте в выпрямительном режиме, откуда

3—1333 зз

Длй инверторногб режима

Где Ud2(x. x) — напряжение холостого хода на выходе звена при рабо­те в инверторном режиме, откуда

Окончательно уравнение статической характеристики может быть Записано следующим образом:

Знак минус перед вторым слагаемым соответствует выпрями­тельному режиму работы преобразователя, знак плюс — инвертор - ному. По уравнению (15) построены статические нагрузочные харак­теристики рис. 14,г. Характеристики имеют разрыв при переходе от выпрямительного режима к инверторному. Величина люфта и его изменение с ростом значения, иэт были рассмотрены выше. Отно­шение величины люфта к статическому падению напряжения при номинальном токе есть величина постоянная при любом значении коэффициента усиления системы управления преобразователем, если

Особенности статических нагрузочных характеристик при раздельном управлении вентильными группами

Работа реверсивного тиристорного преобразователя при раз­дельном управлении, в котором используется в качестве сигнала, управляющего ЛПУ, разность эталонного сигнала и сигнала обрат­ной связи имеет некоторые особенности. В этом случае даже при согласовании углов регулирования систем фазового управления по уравнению (8) и идеальной чувствительности ЛПУ в статической нагрузочной характеристике будет иметь место люфт. Последнее связано с тем, что при переходе от выпрямительного режима к инверторному (или наоборот) напряжение вновь вступающей в работу группы не соответствует напряжению на нагрузке.

Рассмотрим это явление более подробно. Анализ будет про­водиться для системы с одноконтурным регулированием. Исполь­зуем для этого схему рис. 12,а, приведенную к виду, показанному на рис. 12,6.

Внешняя характеристика преобразователя при согласовании СФУ В точке 90° без учета действия переключающего устройства в соот-

Ветствии с (9) пересекает ось ординат в точке i ^^^ при

Входном сигнале, равном U9т. Разность эталонного сигнала и сиг­нала обратной. связи &U, управляющая ЛПУ, в этом случае положи­тельна и равна:

AU = U9T-KtUd. (16)

Выразив Ud через U9Т и значения коэффициентов усиления К И Кьу получим:

И

•и»

A U = UW

ККш

1 ч - /с/с5 1 + ККш •


При наличии ЛПУ одна из групп будет заблокирована, и так как сигнал AU не меняет свой знак при переходе от выпрямитель­ного режима к инверторному (или наоборот), то переключение ЛПУ не произойдет. Для его переключения необходимо, чтобы на­пряжение на яко^е двигателя возросло на величину, равную или

Большую, чем т. е. до значения, равного или большего

£/эт//(5, как это следует из вы­ражения (16). При этом ток вентильной группы остается все время равным нулю, так как напряжение на якоре дви­гателя выше напряжения вен­тильной группы и направлено навстречу ему.

При напряжении на яко­ре, равном IWtfs, разность между эталонным напряже­нием и напряжением обратной связи равна нулю, что соответ­ствует равенству нулю напря­жения на преобразователе.

Таким образом, оказывает­ся, что в момент переключе­ния ЛПУ напряжение на якоре полное, а на вентильной груп­пе, вступающей в работу, рав* но нулю; при этом в момент переключения наступает режим короткого замыкания. Для исключения этого режима не­обходимо, чтобы при холостом ходе преобразователя сигнал управления переключающим устройством менял знак.

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕВЕРСИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Рис. 15. Включение корректирую­щих звеньев для исключения люф­та в статической нагрузочной ха­рактеристике.

Это может быть достигну­то несколькими способами [Л. 15], представленными на рис. 15, где приведены струк­турные схемы преобразовате­лей с различными корректи­рующими устройствами, обве­зи
печивающими исключение описанного выше режима. Преобразова­тель представлен в виде одного звена с коэффициентом усиления /С. Коэффициент усиления К$ принят равным единице. Рассмотрим случай, когда ток преобразователя равен нулю.

Первый способ заключается в том, что на вход переключающего устройства подается разность двух сигналов: эталонного, уменьшенного

В | д. раз, и сигнала обратной связи (рис. 15, а). Тогда сигнал,

Воздействующий на логическое переключающее устройство А£/Лпу ПРИ нулевом токе преобразователя, будет равен:

Длпу — 91 i д - — Ud — U9T j д - — иЭт j

Таким образом, в момент переключения напряжение на нагруз­ке окажется в точности равным напряжению преобразователя. Второй путь достижения этого же результата (рис. 15, б) сводит - 1

Ся к тому, что в —^— раз увеличивается сигнал обратной связи, т. е. при входном напряжении, равном £/Э1,

Д»т 1 + к г. п тт К 1А^лпу = и*т — К иа = U 9Т — иэ1 { +к к = 0.

Третий путь решения задачи (рис. 15,в) заключается в увели­чении в К раз сигнала ошибки системы автоматического регулиро­вания и сравнения этого сигнала с сигналом обратной связи:

АТГ 1ГКГ1 ТТ п

Д£/лпУ = KAU — иа = Y-J-JC — Г+Х =0-

Для получения безлюфтовых характеристик необходимо при­менить дополнительное звено, которое может включаться по одно­му из трех перечисленных выше способов.

При рассмотрении статических нагрузочных характеристик мы считали, что ЛПУ имеет идеальную чувствительность, т. е. его переключение происходит при как угодно малом отклонении вход­ного сигнала от нуля. На самом деле ЛПУ обладает определенной нечувствительностью, и его переключение наступает при некотором уровне входного сигнала Л£/Лпу. Наличие зоны нечувствительности у ЛПУ приводит к люфту в статической нагрузочной характеристи­ке, так же как и рассмотренные выше причины.

Снижение величины люфта в этом случае может быть достигнуто увеличением чувствительности переключающего устройства или включением на вход ЛПУ дополнительного усилителя с коэффи­циентом усиления, большим единицы.

Реверсивные преобразователи, построенные с использованием изложенных способов коррекции, по своим статическим характери­стикам близки к преобразователям с согласованным управлением и вместе с тем сохраняют все преимущества преобразователей с раз­дельным управлением.

ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Схема подключения электроприводов ЭТУ…

Схема подключения элктроприводов серии ЭТУ: Изготавливаем электропривода тиристорные под заказ, есть в наличии электропривода: ЭТУ-2-2 3747Д ЭПУ-2-2 302М и другие Контакты для заказов: msd@msd.com.ua или по тел. +38 050 4571330 …

Система автоматического регулирования

Преобразователь на тиристорах с транзисторной системой фазового управления имеет большой коэффициент усиления по напряжению. Поэтому, согласно требованиям статической точности, в САР с тиристорным преобра­зователем достаточно иметь в контуре регулирования дополнитель­ный …

Электропривод постоянного тока

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua На обороте тит. л. авт.: Я. Ю. Солодухо, Р. Э. Беляв­ский, С. Н. Плеханов …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.