Основные принципы работы тиристорных преобразователей электроприводов постоянного тока

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем — 5500грн

Цены на преобразователи частоты 220/380В 1 фаза в 3 фазы (12.11.14г.):
Модель Мощность Цена
CFM110 0.25кВт 1500грн
CFM110 0.37кВт 1600грн
CFM210 1,0 кВт 2200грн
CFM210 1,5 кВт 2400грн
CFM210 2,2 кВт 2900грн
CFM210 3,3 кВт 3400грн
Гарантия — 2 года.
Контакты для заказов:
+38 050 4571330
msd@msd.com.ua

Управление двигателями постоянного тока в электроприводах подач стан­ков, с ЧПУ осуществляется в настоящее время с помощью тиристорных преоб­разователей (в широтно-импульсных преобразователях небольшой мощности в качестве силовых элементов могут применяться мощные транзисторы). Тиристор — ный преобразователь ТП, работающий на нагрузку в виде ДПТ, состоит из двух основных частей (рис. 2.1): силовой схемы и системы импульсно-фазового уп­равления. Основное назначение силовой схемы — преобразование 3-фазного пе­ременного напряжения сетн в постоянное напряжение f/тп для питания якорной цепи ДПТ, величина которого зависит от величины управляющего напряжения UУрр, подаваемого на вход ТП. В отличие от обычного управляемого выпрями­теля силовая схема ТП в определенных режимах работы ДПТ осуществляет об­ратное преобразование напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока (так называемый инверторный режим). Для регулирования величины вы­прямленного напряжения изменяют длительность проводящего состояния тнрн- стора путем изменения фазового угла открывания тиристора а относительно на­чала положительной полуволны анодного напряжения. Эту задачу решает си­стема импульсно-фазового управления СИФУд осуществляя преобразование не­прерывного входного сигнала управления f/уПр в фазовый сдвиг отпирающего импульса а^что иллюстрируется рис. 2.2. Здесь для фазы А показано пилообраз­ное опорное напряжение с линейно-нарастающим рабочим участком а—d. Значение начального угла управления аНач. отсчитываемогб от момента естественного отпирания тиристора, устанавливается напряжением смещения UCK. При увеличении действующего встречно смещению входного уп­равляющего напряжения f/упр угол управления а уменьшается. Зависимость уг­ла а от t/ynp может быть определена из следующих соображений. Пусть измене-

1С

Нию сOt= — (о — круговая частота напряжения питания) соответствует изме­нение напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения, равное Uru тогда на основании соотношения, которое непосредственно следует из рассмот­рения рис. 2.2,

ABC

ГТп

Силобая

Рис. 2.1. Блок-схема тиристорного преобразователя

I Система Uynp импдльсно-

Фазового управления

Ft п

Анач — а я/2

Иупр ип

Можно — записать выражение, связывающее угол управления с сигналом на входе

СИФУ:

Я ^упр

-*нач — 2 • ц

Практически в СИФУ в качестве опорного напряжения может использовать­ся не только пилообразное напряжение, но и синусоидальное, косинусоидальное, сформированное из отрезков синусоид напряжений нескольких фаз питающей сети и т. д. Опорное напряжение должно быть синхронизировано с соответствую­щей фазой питающей сети. 1

(2.1)

(2.2)

Структурная схема СИФУ для управления тиристором фазы А1 показана на рис. 2.3. Она состоит из фазосдвигающего устройства ФСУ и усилителя-форми­рователя импульсов УФИ. ФСУ состоит из блока опорного напряжения БОН, уз­ла суммирования опорного напряжения Uon с входным управляющим напряже­нием f/yirp и нуль-органа НО. Формирование опорного напряжения в БОН осу­ществляется из напряжения а, жестко привязанного по фазе к напряжению пи­тающей сети А1. Напряжение с выхода узла суммирования подается на вход НО, Который формирует импульс в момент сравнения напряжений U0N И UУпр или в момент прохождения через нуль суммарного напряжения. Далее этот импульс после усиления и формирования подается на управляющий электрод тиристора дЛя его открывания. Управляющие импульсы должны иметь достаточную мощ­ность и высокую крутизну, необходимую для четкого открывания тиристоров. Ток в импульсе должен превышать ток управления спрямления тиристора, а дли­тельность импульса должна превышать время нарастания силового тока тири­стора до величины тока «удержания.

Наибольшее применение нашел так называемый вертикальный принцип по­строения СИФУ, при котором в результате суммирования Uon и f/уПр получает­ся напряжение UВх. но, повторяющее по форме напряжение UaП, но Смещенное по вертикали в ту или иную сторону в зависимости от величины, и знака напря­жения f/уцр (рис. 2.4).

Ниже рассматриваются особенности и принципы работы силовых схем ти — ристорных преобразователей (для краткости далее просто тиристорных преоб­разователей). Тиристорные преобразователи выполняются однофазными и много­фазными. Прн небольшой мощности нагрузки и невысоких требованиях к каче-

Рис. 2.3. Структурная схема СИФУ

Рис. 2.4. Принцип вертикального управления

Ству управления применяются более простые однофазные 777. В приводах подач станков в основном применяются многофазные ТП, что связано с существенным уменьшением пульсаций выпрямленного напряжения, более высоким быстродей­ствием и «т. д. Все многофазные силовые схемы ТП делятся на нулевые и мо­стовые.

В нулевых схемах (рис. 2.5, а) нагрузка, например якорная цепь электро­двигателя, подключается к нулевой точке вторичной обмотки трансформатора и к общей точке, в которой объединяются тиристоры, подключенные к вторичным обмоткам трансформатора. Если тиристоры объединены своими катодами, такое включение называют катодной группой тиристоров, если же анодами — анодной группой тиристоров. Для сглаживания «пульсаций выпрямленного тока последо­вательно с нагрузкой включается реактор, представляющий собой дроссель с большой индуктивностью L. Мостовая схема (рис. 2.5, б) получается путем по­следовательного соединения двух нулевых схем: анодной и катодной. При этом — используются оба полупериода переменного напряжения, однако число тири­сторов в такой схеме в 2 раза больше, чем в нулевой. Мостовые схемы обеспе­чивают более высокое выпрямленное напряжение, меньшую величину и большую частоту пульсаций, лучшее использование силового трансформатора. Приведенные схемы относятся к нереверсивным ТП.

На примере более простой нулевой схемы ТП (рис. 2.5) рассмотрим неко­торые особенности и принцип работы ТП. Более подробные сведения по теории работы управляемых вентильных преобразователей и необходимые соотношения можно найти в работах [5—§]. Первоначально положим, что вместо тиристо­ров включены обычные диоды VI—V3, аноды которых находятся под потенциа­лами выводов соответствующих вторичных обмоток относительно нулевого выво­да (напряжения ел, ев, ес). Эти напряжения сдвинуты относительно друг друга на угол 2 лjm (где m — число фаз)! как показано на рис. 2.6. В промежуток вре­мени U—U ток проходит только через диод VI, поскольку напряжение ел, при­ложенное к катодам диодов V2 и V3, больше напряжений ев и ее, приложенных к их анодам, и, следовательно, запирает их. В момент H напряжение ев сравни-

А — нулевая; 6 — мостовая

Вается с ее и далее превышает последнее. Следовательно, с этого момента начи­нает проводить ток диод V2, а напряжение ев, приложенное к катодам диодов VI и V3, запирает их. Процесс перехода тока с одного диода на другой под дей-. ствием ЭДС вторичной обмотки трансформатора называется естественной комму­тацией. Соответственно период ti—12 называется периодом естественной комму­тации. Естественная коммутация свойственна неуправляемым выпрямителям. При этом среднее значение выпрямленного напряжения равно

Г— т я » •

Ud0=V 2 Е2—sin — , (2.3)

П т

Где Яг — действующее значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора. Реаль­но процесс коммутации вентилей протекает не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени. Это связано с действием индуктивности рассеяния вторич­ных обмоток трансформатора, которая поддерживает ток в вентиле, выходящем из работы, и уменьшает ток в вентиле, входящем в работу. По этой причине су­ществует период, когда ток проходит через два вентиля. Фазовый угол у, соот­ветствующий этому периоду, называется углом коммутации (рис. 2.6). В комму­тационный период потенциал общей точки катодов, который должен был иметь значение ев, равен полусумме ЭДС двух фаз ‘/2 (eA+eB). В конце процесса ком­мутации, когда вентиль VI закрывается, этот потенциал скачком возрастает до величины, определяемой ЭДС фазы В. В результате среднее значение выпрям­ленного напряжения уменьшается на величину

Iff/ IS// I I

f

4×1 ^ ix! ^ Ixl И ixl <-a

Рис. 2.6. Коммутация токов в неуправляемом вы­прямителе

(2.4)

Где Х2т — индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки трансформа­тора; In — ток нагрузки. В контуре коммутации, состоящем из вторичных обмо­ток трансформатора (фазы А1 и BJ) и вентилей VI, V2, действует разность ЭДС ев—еА, показанная штриховой линией на рис. 2.6. Заштрихованные площадки отражают эффект уменьшения выпрямленного напряжения, связанный с процес­сом коммутации.

(2.5)

В управляемых выпрямителях вместо диодов применяют тиристоры, на уп­равляющий электрод которых подается управляющий импульс, смещенный отно­сительно точки естественного открывания на некоторый фазовый угол а, назы­ваемый углом запаздывания зажигания, так как он. характеризует запаздывание открывания тиристора по сравнению с моментом естественного зажигания (рис. 2.7). При этом соответственно смещается во времени момент вступления в работу очередного тиристора и затягивается работа предыдущего. Наблюдается также процесс коммутации. Среднее значение выпрямленного напряжения UB будет пропорционально cos а.

UB=Udo cos a.

Эффект управления 777 иллюстрируется рис. 2.8, на котором показаны графи­ки выходного напряжения при изменении угла управления а от 0 до 90°. Здесь же показан минимальный угол атш, при котором ТП теряет управление, так как ЭДС двигателя fдв в зоне amin больше мгновенного значения напряжения фазы, и напряжение на тиристоре становится отрицательным. Кривая мгновенных зна-

Рис. 2.7.’ Коммутация токов в управляемом выпря­мителе

Чений выпрямленного напряжения выделена жирной линией. — Для наглядности на одном графике показано изменение угла а от 0 до 90°, тогда как реально при каждом значении а может проходить любое количество периодов напряжения фаз питающей сети. Можно видеть, что прохождение тока будет и прн отрица­тельном значении фазного напряжения. Это объясняется наличием индуктивности в цепи нагрузки. Также следует отметить, что при работе ТП напряжение на его зажимах будет меньше, чем среднее значение выходного напряжения выпрями­теля. Это связано с падением напряжения на тиристорах, на активном сопро­тивлении силовой цепи, а также с процессом коммутации тиристоров. Последнее, имеет наибольшее значение и обычно превышает два предыдущих. Падение на­пряжения на тиристорах можно принять примерно постоянным Дf/т = 0,5—1,0 В. Падение напряжения на активном сопротивлении силовой цепи пропорционально току нагрузки AUR—IBRR4.

То1*да на зажимах ТП среднее выпрямленное напряжение равно

UB = Ui0 cos А—AUk-—&UR—hUT. (2.6)

Или

UB = Ud0Cos А-Ц X2t^m + /Ц — AUT. (2.7)

Последнее выражение представляет собой внешнюю характеристику ТП (рис. 2.9), из которой следует, что с увеличением угла а напряжение на зажимах ТП уменьшается, а при постоянном значении а уменьшение этого напряжения происходит с увеличением тока — нагрузки. Наклон внешней характеристики от­ражает внутреннее сопротивление ТП, которое определяется отношением

CO t

(С I i-A I

Ic

TUZZmiL

Рис. 2.8. Выходное напряжение ТП при различных углах управления

А f/.

Rh

А/,

Нагр

(2.8)

Можно видеть, что в области больших токов нагрузки Rim относительно мало, однако с уменьшением тока нагрузки наклон характеристик увеличивается, что говорит об увеличении внутреннего сопротивления ТП. Последнее связано с тем, что ТП переходит из режима «непрерывного тока» нагрузки в режим «пре­рывистых токЪв». Физическая картина появления прерывистых токов поясняется рис. 2.10. При уменьшении тока нагрузки уменьшается количество энергии, за-

Пасаемой в индуктивности силовой цепи, так как последняя в реальных условиях имеет конечное значение, и наступает момент, когда накоплен­ной энергии оказывается недостаточ­но, чтобы поддерживать ток при от­рицательных напряжениях на аноде тиристоров, вследствие чего ток в цепи якоря уменьшается до нуля, т. е. становится прерывистым. Умень­шение энергии, запасаемой в индук­тивности силовой цепн, при уменьше­нии тока нагрузки отражается на рис. 2.10 уменьшением заштрихован­ной площадки S2, соответствующей /fyg проводящему состоянию вентиля при отрицательном напряжении на его аноде. В промежутках ti—при от­сутствии тока в цепи нагрузки напря­жение на зажимах ТП равно ЭДС двигателя fдв.

Рис. 2.10. Кривые выпрямленного напря­жения:

T,t2

Существует определенная связь между углом регулирования а н гра­ничным током нагрузки /гр, разделя­ющим указанные два режима работы ТП. По мере уменьшения напряже­ния холостого хода t/xx величина граничного тока увеличивается, и ре­жим прерывистых токов будет наб­людаться при больших значениях то­ка нагрузки. В общем виде эта связь определяется формулой

Где Хв — индуктивное сопротивление нагрузки.

Этому выражению на рис. 2.9 соответствует штриховая линия, ограничива­ющая режим прерывистых токов и представляющая собой дугу эллипса.

Выше был рассмотрен выпрямительный режим работы ТП. Однако исполь­зование только такого режима работы существенно ограничивает возможности управления двигателем постоянного тока. Обратимся к рис. 2.2, 2.5, 2.8 и выра­жению (2.5). При значении угла регулирования а=90° среднее значение выпрям­ленного напряжения ТП t/B = 0 и двигатель находится в покое. Для пуска дви­гателя и его разгона необходимо уменьшать угол а, при этом увеличивается f/в и двигатель разгоняется. (Одновременно возрастает и ЭДС двигателя fдв. В ус-

Тановившемся режиме работы электродвигателя, если пренебречь падениями напряжения в силовой цепи, напряжение ТП будет уравновешиваться ЭДС дви­гателя. Предположим, что требуется уменьшить частоту вращения двигателя. С этой целью должен быть увеличен угол регулирования а, что вызывает соот­ветствующее уменьшение напряжения ТП. Поскольку ЭДС двигателя мгновен­но измениться не может, она оказывается больше напряжения ТП, при этом ти­ристоры запираются и электродвигатель оказывается как бы отключенным от ТП. Начинается свободное торможение двигателя, определяемое только момен­том сопротивления нагрузки. В процессе торможения двигателя наступит мо­мент времени, когда в результате уменьшения fдв она снова сравняется с Us. При этом установится новое значение частоты вращения двигателя. Такой, про­цесс торможения оказывается, как правило, недопустимо длительным. С целью его сокращения применяют динамическое торможение ДПТ, при котором якорь двигателя подключается с помощью силовых ключей (в качестве которых также могут использоваться тиристоры) к резистору динамического торможения. Од­нако при этом наиболее интенсивное торможение наблюдается только в началь­ный момент. Далее, по мере уменьшения тока якорной цепи двигателя, тормо­зящий момент также уменьшается, что затягивает процесс торможения.

Наиболее рациональным с точки зрения сокращения времени торможения и экономичности является так называемый режим рекуперативного торможения, при котором часть энергии возвращается в сеть, а электродвигатель в процессе такого торможения работает в качестве генератора. Таким образом, необходимо реализовать обратное преобразование энергии из цепи постоянного тока в питаю­щую сеть переменного тока. Такой процесс называется инвертированием, а уст­ройство, . с помощью которого осуществляется этот процесс,— инвертором.

Рассмотрим, при каких условиях ТП может работать в режиме инвертора. Прежде всего необходимо, чтобы fдв стала больше f/в, именно с этого условия начинается процесс торможения. Однако, как мы видели выше при рассмотре­нии этого процесса на примере схемы ТП (рис. 2.5, а), в этом случае происходит запирание тиристоров и отключение двигателя от ТП. Для осуществления ин­вертирования энергии необходимо, чтобы проходил ток по силовой цепи, что непосредственно не может быть реализовано вследствие односторонней прово­димости тиристоров.

Для того чтобы появилась возможность создать ток через вентиль в процессе торможения, необходимо изменить полярность подключения якоря электродвига­теля к тиристорам, что можно сделать, например, с помощью контактной схемы. В этом случае ЭДС двигателя и напряжение ТП совпадают по направлению и ток силовой цепи будет проходить через вентиль, т. е. в том же направлении, как и в двигательном режиме. Двигатель оказывается в режиме противовключе — иия и начнет тормозиться, отдавая энергию в силовую цепь. Однако рекуперации энергии в сеть переменного тока происходить не будет. Это объясняется тем, что фазовые соотношения между током вторичной обмотки трансформатора, током вентилей и ЭДС вторичной обмотки остались те же, что и в двигательном режи­ме. Таким образом, для получения режима рекуперации необходимо изменить’ фазу тока или напряжения во вторичной обмотке трансформатора на противо­
положную. Первое не представ­ляется возможным из-за одно­сторонней проводимости тири­сторов, поэтому необходимо из­менить фазу напряжения вто­ричной обмотки. Следует нметь в внду, что здесь речь идет не об изменении фазы питающего напряжения вообще, а об ее изменении только в период про­хождения тока через обмотку трансформатора и тиристор в процессе торможения электро­режима инвертирования необхо-

I

— изменить полярность ЭДС двигателя на противоположную;

— обеспечить подачу открывающих импульсов на тиристоры таким образом, чтобы ток большую часть времени протекал бы при отрицательной полуволне — питающего напряжения (а>90°).

При выполнении этих условий’двигатель работает в режиме рекуперативного торможения генератором, вентиль и трансформатор — в инверторном режиме пе­редачи энергии в сеть.

На рис. 2.11 в упрощенном виде’показана работа ТП в выпрямительном (а) И инверторном (б) режимах. Здесь регулировочные свойства преобразователя учи­тываются йсточником регулируемого напряжения Udo cos а, а эффект односто­ронней проводимости — включением днода VI. В выпрямительном режиме по­лярность [/в положительная, поскольку открывание тнрнсторов происходит при

Тс

Положительных полупериодах анодного напряжения рис. 2.8) н направ­

Ление тока совпадает с направлением напряжения Uв, но противоположно на­правлению ЭДС двигателя Едв-

В инверторном режиме (рнс. 2.11, б), наоборот, направление тока совпадает с направлением Едв, полярности напряжения ТП и ЭДС двигателя противопо­ложны по сравнению с выпрямительным режимом.

Протекание тока прн отрицательных значениях питающего напряжения обес­печивается заданием угла регулирования а большим, чем 90 эл. градусов

А > — I, Кривые напряжений силовой схемы в инверторном режиме показаны

На рнс. 2.12. Отметим еще раз, что несмотря на то, что импульсы для открыва­ния тнрнсторов могут подаваться при отрицательных полупериодах анодного напряжения, его включение и прохождение тока через тиристор обеспечивается за счет положительного результирующего напряжения, приложенного между анодом и катодом тиристора, поскольку в «этом режиме, как было отмечено вы­ше, должно выполняться условие | Едв | > | С/в [ •

Рнс. 2.11. Схемы замещения нереверсивного ТП:

А — выпрямительный режим; б — инверторный ре­жим

Двигателя. Таким образом, для осуществления днмо выполнить два условия:

Угол регулирования а в инверторном режиме больше 90°. Для удобства ана-

Лиза его обычно заменяют углом, опережения зажигания р, который связан с уг­лом а соотношением

Р=180°—а (2.10)

И тоже не будет превышать.90°. Название «угол опережения зажигания» связа­но с тем, что в ннверторном режиме этот угол показывает, насколько момент подачи открывающего тиристор импульса предшествует (опережает) момент ес­тественного зажигания тиристора в этом режиме (рис. 2.12, например, р=60°). Внешняя характеристика инвертора будет определяться выражением

Uu=UdQ cos р + /н ( Х2Т2™ + Дяц) (2-11)

Необходимо отметить еще одну особенность осуществления режима инвер­тирования. Она. связана с необходимостью ограничения минимального значения угла р. Для обеспечения нормальной работы тиристоров в~ ннверторном режиме минимальное значение угла опережения зажигания Р должно быть ограничено таким образом, чтобы за время fj—(рис. 2.12) закончились процессы комму­тации н вентиль, выходящий из работы (ее), восстановил свои управляющие свойства, т. е. полностью заперся. Отсюда

Pmm^Y+S+’l’. (2.12)

Где у — угол коммутации (время спадания тока в вентиле);

Б — угол восстановления управляющих свойств;

Ч>—угол запаса, связанный с несимметрией подачи управляющих импульсов по фазам.

Если же это условие не будет выполнено, то при коммутации тока с фазы ее на фазу ед к моменту времени I2 ток через, тиристор фазы ес не успеет стать меньше тока удержания, и так как в этот момент тиристор фазы ее снова’будет находиться под более положительным потенциалом, чем тиристор с ЭДС ел, он откроется вновь, выключив тиристор фазы еА (этому случаю сответствует жир-

А — перекрестная; б нулевая; в — мостовая

Ная линия —ЭДС ее и пунктирная еА на рис. 2.12. В результате полярность ЭДС двигателя и напряжения 777 совпадут, т. е. наступит короткое замыкание или, как гово­рят, опрокидывание инвертора.

Для того чтобы иметь возможность осу­ществить рекуперативное торможение элект­родвигателя с использованием режима ин­вертирования и не производить переключе­ний в силовой цепи, применяют схемы с дву­мя комплектами тиристоров. Достоинством таких схем является возможность реверси­рования двигателя. Поэтому такие двух­комплектные тиристорные преобразователи называются реверсивными.

Наиболее распространенные силовые схемы реверсивных тнристорных преобразо­вателей с двумя комплектами тиристоров представлены на рнс. 2.13: перекрестная (а); нулевая (б) и мостовая (в). Эти схемы лег­ко получаются объединением схем двух не­реверсивных ТП. При этом в зависимости от направления вращения электродвигателя один комплект ТП работает в выпрямитель­ном режиме, а другой — в инверторном. Эк­вивалентная схема (рис. 2.14), отражающая работу двухкомплектного реверсивного ТП, Получается путем объединения эквивалент­ных схем на рис. 2.11, соответствующих вы­прямительному и инверторному режимам ра­боты ТП. На рнс. 2.14, а первый комплект тиристоров работает в качестве выпрямите­ля (1В), а второй — инвертора (2И), что обеспечивает вращение двигателя по часовой

Стрелке (для примера). На рис. 2.14, б, наоборот, первый комплект работает ин­вертором (1И), а второй — выпрямителем (2В), чему соответствует вращение двигателя в противоположном направлении — против часовой стрелки.

Для равновесного состояния схе-мы можно записать

Eat = Ue—AU; (2.13)

■ Гдв^С/н+ЛС/, (2.13) где ДU — падение напряжения на тиристорах, откуда

Рис.

2.14. Схемы замещения веренвного ТП:

Выпрямительный режнм; б — верторный режим

Ре-

U*=US—2AU, (2.14)

Или Udo cos P=C/d0 cos а—2AU. (2.15)

2 Заказ 4S46

30 60j2ff /5 180′ ос,

Рис. 2.15. Диаграмма напряжений реверсив­ного 777 при согласованном управлении

Инвертор 1

Инвертор

Ud Udfi Выпрямитель

-Id, Id,»

Выпрямитель ~1

Рис. 2.16. Статические характеристики реверсивного ТП: А — регулировочная; б — внешняя

Это уравнение позволяет устано­вить связь между углами а и р. На основании (2.15) можно записать

2Д U

И do’ ‘

(2.16)

COS В = COS а ■

Или, при пренебрежении членом

2А U ■ . —— вследствие его малой ве-

Udo Личины,

А=Р, (2.17)

Или, с учетом соотношения (2.10),

А„ + аи=180°. (2.18)

Управление двухкомплектным ти — ристорным преобразователем по та­кому закону называется согласо­ванным. В качестве примера на рис. 2.15 приведены графики на­пряжений для перекрестной схемы реверсивного ТП (см. рис. 2.13″, а) При согласованном управлении. Особенностью такой силовой схемы является то, что анодные напря­жения обоих комплектов тиристо­ров находятся в фазе. В отличие от этой схемы, для встречно-парал­лельных схем, к которым относятся нулевые (см. рис. 2.13, б) и мосто­вые (см. рис. 2.13, в), анодные на­пряжения комплектов тиристоров находятся в противофазе.

При согласовании регулиро­вочных характеристик вентильных групп в 90° (из условия 2.18) ре­зультирующая регулировочная ха­рактеристика имеет вид, показан­ный на рис. 2.16, а сплошной лини­ей. При согласованном (по усло­вию 2.18) совместном управлении комплектами тиристоров. (когда отпирающие импульсы подаются на обе группы тиристоров, одна из которых работает в выпрямитель-

Ном, а другая в ннверторном режимах) возникает так называемый урав­нительный ток, который замыкается внутри выпрямительной и инверторной групп вентилей, минуя цепь нагрузки, и может быть непрерывным или гранично-ие — прерывным.^ В этом случае даже при отсутствии тока нагрузки устраняется зона прерывистых токов и внешние характеристики становятся линейными. Если пре­небречь падением напряжения в вентилях, то внешние характеристики будут прямыми линиями, проходящими без излома из режима выпрямления в режим инвертирования (рис. 2.16, б). Прохождение уравнительного тока, минуя цепь нагрузки, показано на эквивалентных схемах двухкомплектных ТП (см. рис. 2.14).

2*

При совместном согласованном управлении, даже если допустить, что сред­ние выпрямленные напряжения выпрямителя и инвертора одинаковы, мгновенные напряжения не равны и для ограничения уравнительного тока на требуемом уровне необходимо в контур между выпрямителем и инвертором включить то — коограничивающие реакторы (индуктивности L1—L4 на рис. 2.13). Индуктивность реакторов выбирается такой, чтобы уравнительный ток не превышал 10% номи­нального тока нагрузки.

35

В качестве примера, наглядно иллюстрирующего наличие уравнительного то­ка, на рис. 2.17 приведены кривые фазных напряжений для выпрямительной и инверториой групп (напряжения этих групп, как отмечалось выше, находятся в противофазе), диаграммы уравнительных напряжений и токов для наиболее рас­пространенной реверсивной нулевой силовой схемы (см. рис. 2.13, б). Как вид­но из рис. 2.17, статический уравнительный ток имеет начально-непрерывный ха­рактер, т. е. в конце своего периода достигает нулевого значения. Это обстоя­тельство позволяет ограничивать статический уравнительный ток с помощью индуктивности. Чем больше L, тем меньше уравнительный ток, однако при этом уменьшается быстродействие привода, поскольку увеличивается индуктивность якорной цепи электродвигателя.

При реверсах электропривода может появляться динамический уравнитель­ный ток, что поясняется рис. 2.18 для перекрестной схемы, т. е. когда анодные напряжения находятся в фазе. Пусть в момент времени t0 подана команда на реверс. При этом группа вентилей, работавшая в инверторном режиме (пунктир­ная линия), переходит в выпрямительный режим мгновенно (при предельном быстродействии системы управления преобразователем), тогда как группа вен­тилей, работавшая в выпрямительном режиме (непрерывная линия), может пе­реходить в другой режим лишь по отрезку синусоиды напряжения анода тири­стора, проводившего ток в момент подачн команды на реверс. При этом, как вид­но из кривых, несоответствие напряжений двух групп вентилей в переходном ре­жиме вызывает толчок динамического уравнительного тока, который затем будет уменьшаться до значения статического уравнительного тока. Очевидно, что наи­больший динамический уравнительный ток будет в случае подачи команды на

Реверс в момент открывания очередного вентиля. Следует отметить, что величи­ну уравнительного тока можно значительно уменьшить и даже исключить совсем, за счет нелинейного согласования групп вентилей.

Уравнительных токов не будет, при »так называемом раздельном управлении вентильными группами, когда отпирающие импульсы подаются только на одну из групп в зависимости от требуемого, режима работы ТП в данный момент. По­скольку одна из групп вентилей всегда заперта, контур для протекания урав­нительного тока отсутствует. Такой способ управления, несмотря на значитель­ное усложнение схемы управления группами вентилей, нарушение непрерывности управления и появление зоны неоднозначности в регулировочной характеристике^ находит в настоящее время все большее и большее применение. Это стало воз­можным за счет миниатюризации цифровых и аналоговых интегральных схем, позволяющих устранить многие недостатки данного способа управления при сохранении приемлемых габаритных размеров преобразователей. Экономия же в силовой части (исключение уравнительных дросселей, полное использование га­баритной мощности силового трансформатора и т. д.) очевидна.

Источник: //msd.com.ua/dvigateli-postoyannogo-toka/osnovnye-principy-raboty-tiristornyx-preobrazovatelej-elektroprivodov-postoyannogo-toka/