Типи систем імпульсно-фазового керування

3.1.Загальні вимоги до СІФК.

СІФК повинна відповідати наступним вимогам:

1) забезпечувати достатню для вмикання тиристорів амплітуду на-пруги і струму імпульсів керування - (10...20) В, (20...2000) мА;

2)забезпечувати високу крутизну фронтів імпульсів -(150...200)В/ел.градус;

6) мати високу завадостійкість.

Залежно від кількості каналів, для яких формуються імпульси керу-вання, СІФК поділяються на одно- та багатоканальні.

За способом керування бувають СІФК з горизонтальним, вертикаль-ним та цифровим (дискретним) керуванням.

За принципом дії вони поділяються на синхронні (коли відлік затрим-ки видачі імпульсів керування ведеться від незмінної фази мережі) та асинхронні (відлік затримки ведеться від попереднього імпульсу).

Затримка і-го імпульсу у синхронних СІФК

(3.1)

де т - число фаз випрямляча;

і - порядковий номер імпульсу;

- регульована затримка і-го імпульсу;

- початкова фаза напруги мережі (нерегульована затримка).

Затримка імпульсу у асинхронних СІФК

(3.2)

де - часова затримка попереднього імпульсу.

Асинхронні СІФК можуть використовуватися лише у замкнених сис-темах автоматичного регулювання (САР). Тому більше розповсю-дження знайшли синхронні СІФК, які використовуються як у замкнених, так і у розімкнених САР.

3.2.СІФК з горизонтальним керуванням

У СІФК, що реалізують горизонтальний спосіб керування, керуючий імпульс генерується, коли спеціальна змінна - керуюча напруга - про-ходить через нуль.

Затримка імпульсу регулюється зміною фази керуючої напруги відносно напруги мережі, тобто ніби зсувом керуючої напруги горизон-тально.

Розглянемо роботу СІФК з горизонтальним керуванням на прикладі одного каналу багатоканальної системи керування, структурна схема якого зображена на рис.3.1

Рис.3.1.Структурна схема каналу багатоканальної СІФК з горизонтальним керуванням.

На схемі позначено:

С - синхронізатор;

ГЗН - генератор змінної напруги;

МФО - мостовий фазообертач (забезпечує регулювання фази на-пруги и1 від 0 до );

ФЗП - фазозсувний пристрій;

ФІ - формувач імпульсів (виробляє прямокутні імпульси напруги при проходженні ик через 0);

ПП- підсилювач потужності (підсилює потужність керуючого ім-пульсу до рівня, необхідного для надійного вмикання тиристора).

На рис.3.2 наведені часові діаграми роботи такої СІФК.

Рис.3.2. Часові діаграми роботи СІФК з горизонтальним керуванням

Схема мостового фазообертача та діаграма напруг на ньому зобра-жена на рис.3.3. Вона складається із трансформатора ТV з двома півобмотками, змінного резистора К та конденсатора С.

б)

Рис.3.3. Мостовий фазообертач (а) та його діаграма напруг (б)

исd - керуюча напруга (ик).

При зміні опору резистора R від нуля до нескінченності кут зміню-ється від 0 до .

До недоліків такої схеми слід віднести:

Це обмежує використання горизонтального способу керування.

3.3.СІФК з вертикальним керуванням.

Більш широко застосовуються СІФК, що реалізують вертикальний спосіб керування, за якого керуючий імпульс генерується в момент зрівняння напруги, що змінюється лінійно, та постійної опорної напру-ги керування. Цей процес ілюструють часові діаграми, наведені на рис. 9.43, де позначено:

uл - лінійно змінювана напруга;

Uо - опорна напруга.

Кут керування змі-нюється зі зміною Uo - ніби по вертикалі.

Пристрій, де порівню-ються Uл та , Uo називаєть-ся вузлом порівняння (ВП). Він генерує сигнал у момент зміни знаку різниці напруг uл - Uo.

СІФК з вертикальним керуванням можуть бути одноканальними та багатоканальними. Останні набули ширшого розповсюдження.

Рис.3.4. Часові діаграми методу вертикального керування.

На рис.3.5 зображена функціональна схема двоканальної СІФК з вертикальним керуванням однофазного двопівперіодного випрямляча з нульовим виводом.

Рис.3.5. Функціональна схема двоканальної СІФК з вертикальним керуванням однофазного двопівперіодного випрямляча з нульовим виводом

На ній позначено:

ГЛН- генератор лінійно змінюваної напруги;

ВП- вузол порівняння напруг;

ФЗП- фазозсувний пристрій;

ФІ- формувач імпульсів;

ПП- підсилювач потужності.

Часові діаграми роботи каналу СІФК з вертикальним керуванням наведені на рис.3.6.

Під час дії на тиристор позитивної півхвилі анодної напруги иa ГЛН генерує лінійно змінювану напругу ил яка надходить на один з входів вузла порівняння ВП. На другий вхід ВП подається постійна опорна напруга Uo.

Рис.3.6.Часові діаграми роботи каналу СІФК з вертикальним керуванням

У момент зрівняння цих напруг, коли uл=Uo на виході ВП форму-ється сигнал, фаза якого регулюється зміною величини напруги Uo.

Вузли ГЛН та ВП виконують роль фазозсувного пристрою ФЗП.

Вузли ФІ та ПП призначені для формування та підсилення імпуль-сів керування и. необхідної тривалості.

Кількість каналів СІФК відповідає кількості тиристорів керованого випрямляча.

Оскільки СІФК з вертикальним керуванням складається з однотип-них електронних вузлів, це обумовлює можливість при їх реалізації ши-роко використовувати інтегральну технологію і, завдяки цьому, одер-жувати достатньо надійні та недорогі уніфіковані пристрої керування.

Висновки

Сучасні напівпровідникові випрямні пристрої, як правило, мають системи автоматичного регулювання вихідних електричних параметрів. При використанні, для випрямлячів великої потужності тиристорів, системи управління виходять досить складними. Крім того, надійність керованих напівпровідникових вентилів нижча, ніж діодів, а вартість вища. Ці причини примушують у ряді випадків відмовитися від застосування тиристорів і знаходити можливість регулювання випрямленої напруги випрямлячів, виконаних на діодах.

З наведених вище схем випрямлячів трифазна мостова схема володіє якнайкращою коефіцієнтом використання потужності трансформатора, найменшим зворотним напругою на діодах і високою частотою пульсації випрямленої напруги. Схема застосовується в широкому діапазоні випрямлених напруг і потужностей. Тому саме цю схему використовуємо для керування СІФК(а саме схему Ларіонова).

Щоправда, кількість діодів у схемі Ларіонова в два рази більша, ніж в однофазних схем випрямлячів, але, як було зазначено раніше, на даний час це