Управляемые выпрямители трёхфазная нулёвка

Для значений , и имеем

 

Табличные данные приведены в относительных (безразмерных) единицах. Чтобы выполнить графическое построение характеристик в осях с размерностями ( нужно умножить табличную величину на базовую, для тока , т.е. 

Для напряжения  

В режиме прерывистого тока внешние характеристики УВ имеют круто падающую нелинейную форму. Это отрицательно сказывается на работе вентильного электропривода. Обычно стремятся ограничит зону прерывистого тока значением 0.1 , включая последовательно с якорем двигателя сглаживающий дроссель. Индуктивность дросселя  рассчитывается для случая, когда  по формуле: 

Для нашего случая  

Установка сглаживающего дросселя позволяет  снизить амплитуду пульсаций  тока и улучшить использование двигателя. Однако, это не слишком дешёвый способ технической оптимизации.

Режим непрерывного тока

При р.п.т. заканчивается и с дальнейшим увеличением значение выпрямленного напряжения определяют как сумму средних значений от мгновенных составляющих.

За период повторяемости 

     (25)

Первое слагаемое  в квадратных скобках подынтегрального выражения

      (26)

Среднее за интервал значение падения напряжения на анодных индуктивностях

     (27)

Тогда выражение  для внешней характеристики УВ в  режиме непрерывного тока

В отличие  от неуправляемого в УВ получаем не одну, а бесчисленное семейство внешних  характеристик, каждая из которых соответствует  определённому значению угла .

На рис.5 изображены внешние характеристики в режиме прерывистого тока: 

Рис.5

внешние характеристики УВ 
 
 
 

 

Регулировочные  характеристики УВ

Однозначная зависимость величины выходного  напряжения (э.д.с.) управляемого выпрямителя E_d от угла регулирования имеет место лишь в режиме непрерывного тока и определяется в относительных единицах выражением  

.

В режиме прерывистого тока эта зависимость становится многозначной и не может быть представлена аналитически в явном виде. Однако, возможно графическое построение частных кривых из бесчисленного семейства регулировочных характеристик, соответствующих, например заданному значению э.д.с. двигателя Е.

Для определения  среднего значения выпрямленного напряжения и угла регулирования при меняющихся значениях снова воспользуемся выражениями (21) и (22). Задаваясь величиной из (21), можем найти значение для выбранного значения .

          (28)

Подставляя полученное из этого выражения значение в (23), находим значение выходного напряжения для тех же значений остальных параметров силовой схемы УВ. Следует заметить, что с помощью (21) можно определить и максимально возможную величину при которой реализуется граничное значение прерывистого тока ( ).

 при m=6

Результаты  расчётов по выражениям (28) и (23) для m=6,

, , ) и представлены в таблицах 8, 9, 10 и 11.

Табл.8

0.8

 
 
 
 
 

Табл.9

 

Табл.10

 

Табл.11

По полученным зависимостям строим регулировочные характеристики (рис. 6).

Рис.6

Регулировочные  характеристики УВ

 

 

Система импульсно – фазового управления «Вход-Выход» УВ

Система импульсно-фазового управления (СИФУ) – система, преобразующая управляющий сигнал (аналоговый или цифровой) в отпирающие для тиристоров импульсы, фаза которых регулируется в функции этого сигнала.

Функциональная  схема СИФУ изображена на рис.7.

Рис.7

На схеме  рисунка 7 условно обозначены:

Ф – фильтр

ПЭ –  пороговые элементы

ФСИ – формирователь  синхронизированных импульсов

ГПН – генератор  пилообразного напряжения

НО –  нуль-орган

УО –  управляющий орган

ФДИ – формирователь  длительности импульсов

& - логические элементы И

Принцип действия СИФУ

С помощью фильтра синхронизированное напряжение на его выходе запаздывает относительно входного напряжения (фазного) на 30 градусов. Принципиальная схема фильтра представлена на рис.8

Рис.8

Выходное  напряжение фильтра проходит в точках естественного зажигания тиристора. В момент прохождения выходного напряжения фильтра через нуль, переключаются пороговые элементы ПЭ1 и ПЭ2. Принципиальная схема ПЭ1 и ПЭ2 показаны на рис.9 и 10 соответственно.  
 
 

Рис.9

Рис.10 
 
 

Формирователь синхронизированных импульсов по заднему фронту полуволны формирует прямоугольный импульс.

Принципиальная  схема ФСИ изображена на рис. 11

Рис.11 

В генераторе пилообразного напряжения при отсутствии управляющего импульса напряжения заряжается ёмкость С, в момент прохождения  управляющего прямоугольного импульса эта ёмкость разряжается. Принципиальная схема ГПН показана на рис.12

Рис.12

На входе  нуль-органа сравниваются два напряжения: с выхода управляющего органа (УО) и  ГПН. В точках равенства этих сигналов нуль-орган переключается, при этом формируется передний фронт импульса.

Принципиальная  схема нуль-органа представлена на рис.13

Рис.13

ФДИ обрезает спереди прямоугольный импульс  на выходе с НО, оставляя лишь переднюю часть. Принципиальная схема ФДИ  представлена на рис.14

Рис.14

Напряжение ФДИ подаётся на логический элемент И-НЕ, на второй вход – напряжение с ПЭ1 и ПЭ2. Эти импульсы усиливаются и с помощью импульсного трансформатора подаются на тиристоры (рис15.).

Рис.15 

 

Высшие  гармонические напряжения и токи на выходе УВ

Выпрямленная э.д.c. УВ содержит две составляющие: постоянную, равную её среднему значению E_d, и переменную, определяемую суммой высших гармонических. Кривая выпрямленной э.д.с. представляет собой периодическую функцию, которая может быть разложена в тригонометрический ряд Фурье:

,       (29)

где - амплитуда высшей гармонической э.д.с.

- фазовый угол  к-й гармоники,

k = 1, 2, 3, ... номера  гармоник.

Каждую из составляющих (гармонику) выразим в  свою очередь через амплитуды гармонических составляющих синусоидального и косинусоидального рядов:

        (30)

При этом  

                                                                                                               (31)

Если учитывать, что

                             (32)

то, подставив (32) в (31) и произведя интегрирование на интервале дискретности , получим: