Регулировочные характеристики вентильных преобразователей при различных опорных напряжениях СИФУ

Структурная схема СИФУ с пилообразным опорным напряжением представлена на рисунке 3.27, где приняты обозначения: ГПН – генератор пилообразного напряжения (см. рисунок 3.28); УО – управляющий орган; U₀ – напряжение смешения; НО – нуль-орган; ФДИ – формирователь длительности импульса (t_УИ – время управляющего импульса; t_УИ = (250 ¸ 350)мкс).

Регулировочная характеристика СИФУ

.

В соответствии с уравнением, регулировочная характеристика СИФУ линейная (см. рисунок 3.29). На рисунке характеристика 1 – при a = 90⁰, 2 – при a > 90⁰, .

Пусть и U_У = 0, тогда

.

При a = 90⁰ , E_d = E_d0 cosa = 0; реально a чуть больше 90⁰.

.

Регулировочная характеристика тиристорного преобразователя в целом E_d=f(a) нелинейная (косинусоидальная).

В соответствии с уравнением регулировочная характеристика тиристорного преобразователя будет иметь вид, представленный на рисунке 3.30.

Коэффициент передачи тиристорного преобразователя (см. рисунок 3.31):

;

.

Пример – U_ДН = 220В ® U_do @ 260В; U_ОП = 10В

При расчете систем регулирования ориентируются на максимальное значение a. Если тиристорный преобразователь работает, обеспечивая стабилизацию тока, то в расчетах следует подставлять то значение k_ТП, которое будет иметь тиристорный преобразователь при данном угле управления. В двухзонных электроприводах, при оптимизации контура тока возбуждения ориентируются на максимальный k_{ТП max}, который обычно бывает при ослабленном потоке.

Принцип работы СИФУ с синусоидальным опорным напряжениемотражен нарисунке 3.32.

Найдем зависимость a=f (U_У)

.

Характеристика СИФУ в данном случае нелинейная (см. рисунок 3.33).

Регулировочная характеристика тиристорного преобразователя линейная

;

.

При a₀ = 90⁰ (U₀ = 0) (см. рисунок 3.34)

.

Коэффициент передачи (см. рисунок 3.35)

.

Линейная регулировочная характеристика тиристорного преобразователя предпочтительна для САР, т.к. с такой характеристикой звено имеет постоянный коэффициент во всем рабочем диапазоне.

Преобразователь с синусоидальным опорным напряжением применяется в системах тиристорного электропривода большой мощности, в которых очень важным становится вопрос использования тиристорного преобразователя по напряжению и в котором угол a приближен к границам диапазонов (a_MIN; a_MAX).

Режим непрерывного тока является основным для электроприводов большой и средней мощности. В электроприводе малой мощности режим прерывистого тока существенен. В этих системах электропривода регулировочные характеристики силовой части преобразователя являются не только нелинейными (косинусоидальными), но и однозначными, что делает неоднозначными регулировочные характеристики преобразователя в целом.

Передаточная функция

Динамические свойства тиристорного преобразователя определяются его тремя специфическими особенностями:

а) тиристорный преобразователь – звено дискретное (импульс управления на тиристор формируется в определенные моменты времени);

б) тиристорный преобразователь – звено полууправляемое (включение тиристора осуществляется подачей управляющего импульса, а отключение при снижении тока до нуля);

в) реакция тиристорного преобразователя на изменение угла управления a в сторону выпрямительного или инверторного режимов не одинакова (на перевод угла управления в сторону выпрямительного режима тиристорный преобразователь реагирует быстрее, а перевод тиристорного преобразователя в инверторный режим идет по синусоиде последней, включившейся фазы (нулевая схема)).

В силу этих особенностей тиристорный преобразователь – нелинейное звено.

Если частота входного управляющего сигнала меньше критической (w £ w_КР), то нелинейными свойствами преобразователя можно пренебречь, и считать его апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией

;

,

где Т_Ф – постоянная времени фильтра, включенного на входе СИФУ Т_Ф » 3мс;

Т_ССЗ – время среднестатистического запаздывания, которое дает силовая схема преобразователя; Т_ССЗ = Т_С / 2m , Т_С – период сети Т_С = 1/f_C; Т_ССЗ = 3,33мс (трехфазная нулевая схема); Т_ССЗ = 1,7мс (трехфазная мостовая схема).

Если частота среза контура, в котором работает тиристорный преобразователь значительно меньше критической (w << w_КР), то передаточная функция может быть представлена

W_ТП = k_ТП.