Место силовых преобразователей в ЭП, используемом в сист. промышленного электроснабжения. Однофазные и трёхфазные схемы вентиальных преобразователей.

Понятие “автоматизированный электропривод” удобно рассматривать на пр-ре функциональной схемы, составленную из основных, входящих в него элементов.

Энергия, поступающая из сети, на пути к рабочему органу механизма претерпевает целый ряд преобразований. Так, СП (силовой преобразователь) преобразует эл. эн., потребляемую из сети, которая потребляться электродвигателем

(М). М преобразует эту электр. энергию в мех. энергию вращающегося вала. Кинематическая цепь преобразует мех. энергию с одними параметрами (момент, частота вращения) в мех. энергию с другими параметрами.

Через СП проходит весь поток энергии, который можно регулировать, и тем самым реализовывать разнообразные функции, возлагаемые на ЭП. Управляющее устройство УУ - функция управления СП. На входе УУ находится система регулирования координат СРК для регулирования переменных величин, напр-р, напряжение, ток, частота вращения электрической машины, перемещение рабочего органа исполнительного механизма и др. На СРК могут осуществляться различные воздействия - задающее воздействие, воздействие обратных связей, корректирующие воздействия, в => СРК вырабатывает результирующий сигнал, поступающий на УУ. Датчики ( Д1, Д2 и т.д.) - это информационные устройства, преобразующие тот или иной вид переменной в стандартизованный сигнал. Пунктирная линия- автомат-ный ЭП.

АЭП - это конструктивная единица, выполняющая определенную энергетич. функцию управления.

Элементы АЭП:1. Силовые; 2. Элементы упр-ия; 3. Информационные;

Функционально важный элемент – СП ЭП, т.к. он играет роль при реализации функции АЭП – регул-и потока эн, поступающей из эл. сети к Д, или обратно, что позволяет решить с помощью ЭП сложные технологические проблемы.

Общие сведения о силовых преобразователях электропривода.

СП - элемент, обеспечивающий требуемые параметры и количество электроэнергии, подводимой к электрической машине. Характер преобразования энергии определяется:

параметрами эл. энергии питающей сети;

параметрами эл. эн, потребляемой или вырабатываемой эл.машиной.

При питающей сети переменного тока и машины постоянного тока СП должен выполнять функцию управляемого выпрямителя или ведомого сетью инвертора.

Однофазная однополупериодная схема- самая простая схема и требует для реализации минимальное количество вентилей. Исп-ся редко, т.к много недостатков:

- повышенные пульсации U и тока нагрузки.

- схема загружает только одну из фаз трехфазной питающей сети.

- схема создает асимметрию в загрузке “внутри” питающей фазы: работающая фаза загружается только в одну из полуволн питающего U.

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления (мостовая)-

частота пульсаций выпрямленного U на нагрузке в 2 р. ↑, чем в однополупериодной схеме. Загружается только одна из фаз трехфазной сети питающего напряжения, что также создает асимметрию напряжения. Однако “внутри” рабочей фазы асимметрии нет.

Трехфазная нулевая схема выпрямления (Рис. 1)

Рис.1 Рис.2

Частота пульсаций U на нагрузке в схеме в три раза выше частоты сети. Имеет место снижение пульсаций тока нагрузки. В схеме обеспечивается равномерная загрузка фаз, но остается асимметрия “внутри” каждой фазы. Это приводит к неудовлетворительному режиму работы питающего T, который в данной схеме обязателен (только при его наличии есть возможность подключить нагрузку к нулевой точке звезды на вторичной стороне).

Трехфазная мостовая схема выпрямления (Рис. 2)

Широкое распространение на практике для преобразователей небольшой мощности, средней и большой мощности (до 12000 квт в серии АТ). Характеризуется: а) Повышенной (шестикратной по отношению к частоте сети) частотой пульсаций напряжения и тока нагрузки. Чем выше частота пульсаций, тем легче она может быть сглажена.

б) Возможностью подключения питающего напряжения как непосредственно от сети, так и через согласующий Т.

в) Минимальной мощностью согласующего Т-ра.

г) Симметрией как в загрузке отдельных фаз, так и “внутри” каждой фазы.

д) Наилучшим использованием вентилей по напряжению.

41. Работа 3-х фазного нулевого ТП постоянного тока на активно-индуктивную нагрузку в режиме непрерывного тока при мгновенной коммутации. Диаграммы напряжения и тока при различных значениях угла

Основные соотношения и рабочие процессы рассмотрим на базе трехфазной нулевой схеме допущениях:

а) Неуправляемые вентили идеальные. Т.е. при протекании через них тока в проводящем направлении их сопротивление = 0 и падение напряжения нет. При обратном U их сопротивление = ∞, а обратный ток i_обр = 0.

б) Питающий тр-р - идеальный. Активное сопротивление трансформатора = 0 и индуктивность рассеяния первичных и вторичных обмоток трансформатора = 0. В => токи в анодных цепях вентилей изменяются мгновенно, т.е. скачком.

в) Ток нагрузки идеально сглажен. Индуктивность в цепи нагрузки = ∞. Ток идеально гладкий при пульсирующем ЭДС преобразователя.

Фазные ЭДС вторичных обмоток трансформатора представлены тремя синусоидами, сдвинутыми относительно предыдущей на угол 120° (электрических).

Для регулирования ЭДС преобразователь выполняют управляемым, т.е. на тиристорах. Предполагаем, что включение тиристоров, мы можем обеспечить в любой момент времени.

Если управляющие импульсы подавать на управляющие электроды тиристоров в моменты естественной коммутации, то получим максимальную ЭДС E_d0. Регулирование ЭДС в сторону ее снижения осуществляется за счет задержки включения тиристоров относительно момента естественной коммутации на величину угла управления тиристорами преобразователя a. (a) - это угол, выраженный в электрических градусах, отсчитываемый от точки естественной коммутации двух чередующихся фаз до момента включения тиристора последующей фазы.

Пусть управляющий импульс на тиристор V_S1 подан в момент Q = Q₁. К моменту подачи импульса на V_S1 ток в фазе “С” протекает встречно с фазной ЭДС за счет энергии, накопленной в индуктивности нагрузки рабочим током. Подача управляющего импульса на V_S1 включает его, а V_S3 - выключается. Далее при Q = Q₂ с углом a подается импульс на V_S2 и ток с фазы “А” коммутируется на фазу “В” и т.д.

На рис форма ЭДС преобразователя, ниже токи, протекающие по фазным обмоткам трансформатора при идеальной сглаженности тока I_d и мгновенной коммутации фазных токов с предыдущей на последующую фазу. Анализ диаграммы:

а) При ↑ a, т.е. при большей задержке управляющих импульсов, E_d ↓. Величина этого снижения, определяемая вольт - секундной площадкой Sз, тем ↑, чем ↑ угол a.

б) ЭДС преобразователя при a > 30° содержит участки «+»(S+) и «-» (S-) значений вольт - секундных площадок. С ↑ a (S+) уменьшаются, а (S-) - увеличиваются.

в) Импульсы фазных токов трансформатора, сохраняя прямоугольную форму, смещаются в сторону отставания на величину угла a по отношению к точке естественной коммутации.