Характеристика управления СИФУ при косинусоидальном

Классификация выпрямителей в автоматизированном электроприводе. Структурная схема выпрямителя.

Выпрямитель в ЭП предназначен для управления ЭД=тока путем целенапрвленного изменения напряжения и тока якорной цепи или цепи ОВ

Полопроводниковые выпрямители делятся след образом

1) Поназнаению:

-для питания якорных цеей дв,

- для питания ОВ эл машин

2) По возможности реверсирования двигателя:

-не реверсивные,

- реверсивные

3) По способу управления комплектами:

-с совместным

-с раздельным управлением

4) По числу фаз источника пиатния:

- однофазные

-трехфазные

5) По способу подключения к питающей сети:

- коммутационные реакторы,

- сглаживающие реакторы.

Структурная схема выпрямителя.

Структура выпрямителя можно представить состоящим из 2-ух частей

1)СИФУ

2)Вентильный комплект(ВК)

СИФУ преобразует сигнал управления Uу в фазу открывающего импульса α и формирует открывающие импульсы по длительности и требуемой мощности.

Для ВК и ПВ в целом осн. возмущ. воздействием является ток якоря, который оказывает влияние на характеристики выпрямителям и системы ЭП в целом.

Характеристика управления СИФУ при пилообразном опорном напряжении. Напряжение смещения.

По виду обрабатываемого сигнала СИФУ бывают:

А)цифровые

Б)аналоговые

В качестве опорного напряжения в аналоговых СИФУ используется либо пилообразное, либо косинусоидальное опорное напряжение.

Характеристика управления СИФУ при пилообразном напряжении является линейнгой функцией напряжения управления

Коэфициент передачи СИФУ в данном случае постоянен

Характеристика управления СИФУ при косинусоидальном

опорном напряжении. Напряжение смещения.

По виду обрабатываемого сигнала СИФУ бывают:

А)цифровые

Б)аналоговые

В качестве опорного напряжения в аналоговых СИФУ используется либо пилообразное, либо косинусоидальное опорное напряжение.

Очевидно, что при косинусоидальном опорном напряжении характеристика управления является нелинейной функцией U_упр

Коэффициент передачи СИФУ:

НАПРЯЖЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ - постоянное напряжение, подаваемое между базой и эмиттером транзистора и смещающее рабочую точку на входной характеристике транзистора, тем самым регулируя режимы усиления сигнала.

5. Схемы силовых цепей системы электропривода "нереверсивный выпрямитель – ДПТ".

Нереверсивным наз. выпрямитель, не обеспечивающий протекание тока по якорю двигателя без дополнительных переключений.

1,2,3–полностью управляемые (т.к. в этих схемах выпрямители обеспечивают два режима работы двигателя: двигательный и тормозной, а выпрямители – в выпрямительном и инверторном).

4,5,6-полууправл.(т.к. работают только в выпрямительном режиме и обеспечивают лишь двигательный режим работы машины).

1,4,5-однофазные, подключаются к питающей сети только через токоограничивающий реактор. При номинальном Uя=110В=>U1ном=220В, при номинальном Uя=220В=>U1ном=380В. Схема 2 подключается к сети с помощью трансформатора TV1. Схема 3-эл.привод с 3хфазным мостовым выпрямителем-подключ. к сети через согласующий трансформатор(или коммутационный реактор). при номинальном Uя=220В или 110В=>через согласующий трансформатор. При номинальном Uя=440В=>через коммутационный реактор.

6. Эквивалентная электрическая схема замещения с-мы электропривода "нереверсивный управляемый выпрямитель - ДПТ".

при

Если напряж.источника питания U1m значительно превышает ∆Uт(в сто раз и более),то им можно пренебречь, иначе – нет.

Эквив.схема любого выпрямителя содержит одни и те же элем.За искл. Того,что вместо токоограничивающих реакторов могут применяться согласующие трансформаторы и того,что для каждого вида выпрямителя число послед.включенных элементов разное.Коммутация тиристоров происходит не мгновенно. В следствие этого на интервале коммутации оказываются включенными в схеме выходящие из работы и вступающие в работу тиристоры.возникает из-за этого падение напряжения,которое учитывается падением напряжения от тока якоря на эквивалентном сопротивлении,называемом сопр.перекрытия анодов

-число пульсов вых.напряжения за период входного.

7. Электромагнитные процессы в якорной цепи двигателя системы электропривода "однофазный управляемый выпрямитель - дпт" в режиме непрерывного тока.

Допустим, что в процессе работы отсутствуют пульсации скорости, а пульсации тока якоря вызываются лишь пульсирующим характером напряжения выпрямителя.

При таком допущении механическая часть электропривода не оказывает влияния на электрическую цепь, т.к. , .

В момент подачи открывающих импульсов на тиристоры VS1, VS4. Двигатель подключает к сети через тиристоры VS1, VS4 в течение фазового интервала .

– уравнение Кирхгофа.

Разобьём интервал проводимости тиристоров на три интервала:

1.

При подаются открывающие импульсы на тиристоры VS1 и VS4 и они открываются и двигатель подключается к напряжению сети.

На данном подинтервале энергия сети передается в якорную цепь и преобразуется часть в механическую и часть в тепловую в . Часть электрической энергии запасается в электромагнитном поле .

На этом подинтервале ЭДС самоиндукции:

Направлена встречно ЭДС источника питания и препятствует нарастанию тока.

при данное уравение будет иметь следующий вид :

Т.к. производная , то в этой точке функция, т.е. имеет экстремум, т.е. при:

Этому моменту времени соответствует максимальный запас электромагнитной энергии в поле индуктивности До этого ток нарастал потому что был приток энергии из сети.

2.

С данного момента времени ЭДС выпрямителя e становится меньше суммы:

Должна быть дополнительная ЭДС, которая делает потенциал катода больше чем потенциал анода.

Для того чтобы тиристоры оставались в открытом состоянии необходимо действие в цепи дополнительного источника ЭДС , повышающего потенциал анода по сравнению с потенциалом катода тиристора.

Такой ЭДС в данном случае является ЭДС самоиндукции , которая является следствием запаса энергии в электромагнитном поле индуктивности.

По закону коммутации ЭДС самоиндукции изменяет свой знак стремясь обеспечить постоянство тока.

Ток протекает под действием 2 источников ЭДС (e и .

Длительность протекания тока на данном интервале зависит от запаса энергии.

Если энергии достаточно, то в момент времени соответствующий , e=0 и ток продолжает протекать лишь под действием ЭДС самоиндукции .

3. При ЭДС сети (е) меняет свой знак

На данном поинтервале ЭДС источника питания имеет отрицательную полярность, потто продолжает протекать и тиристоры VS1,VS4 не закрываются т.к. превышает сумму ЭДС якоря( ) и ЭДС сети (е) и обеспечивает прямое падение напряжения на тиристорах VS1,VS4.

Последний подинтервал продолжается до момента времени соответствующего углу(π+α) при угле подаются открывающие импульсы на тиристоры VS2,VS3 они открываются, а к тиристорам VS1,VS4 прикладывается обратное напряжение со стороны сети, которое их запирает, таким образом на выходе выпрямителя формируется периодическая последовательность отрезков синусоид. Выходную ЭДС выпрямителя E можно разложить на ряд составляющих: постоянную и высшие гармонические. Постоянная составляющая ЭДС E (среднее значение) определяется как среднее на интервале проводимости величина, в установившемся режиме работы выпрямителя ( .

Первое выражение представляет собой характеристику управления вентильного комплекта управляемого выпрямителя: 1ф и 3ф нулевого( ).

8. Характеристика управления вентильного комплекта управляемого выпрямителя в режиме непрерывного тока. Минимальный граничный угол открывания.

характеристика управления вентильного комплекта управляемого выпрямителя справедливо, если

В процессе работы ЭП для увеличения выходного напряжения выпрямителя (увел. скорости двигателя) уменьшают угол α, при этом мгновенное значение ЭДС выпрямленное E соответствующее углу α, при его уменьшении, уменьшается, при этом увеличивается среднее значение выпрямленного напряжения, скорость двигателя и ЭДС якоря (Eя).

При некотором значении угла открывания , мгновенное значение ЭДС (e) станет равным Eя.

Дальнейшее уменьшение угла не позволит открыться вступающим в работу тиристорам, т.к. они будут находится в момент подачи открывающих импульсов под обратным напряжением.

Это влечет за собой невозможность открывания вступающих в работу тиристоров и как следствие пропуск пульсов выпрямленного напряжения (аварийный режим работы).

Исходя из условия e=Eя определим угол для однофазной мостовой схемы.

Мгновенное значение ЭДС при :

- при отсутствии тока в цепи.

Максимальное значение выпрямленной ЭДС в системе электропривода «выпрямитель ДПТ»:

9. Режимы работы системы ЭП «ОУВ-ДПТ» при гранично-непрерывном токе.

ГНР хар-тся тем, что ток якоря сниж-тся до 0, но не прерывается, т.е. ток в начале каждого интервала проводимоти=0. Также ГНР хар-тся уменьшенным запасом энергии в эл.магнитном поле индуктивности,которой недостаточно для обеспечения режима непрерывного тока

Для начала интервала при ГНТ когда I_Я=0 можно записать

За начало отсчета t принимаем время, соотв.углуα

Из последнего выражения проинтегрировав его, получим ток якоря

Пренебрегая падением напряжения на активных сопротивлениях якорной цепи в режиме прерывистого тока можно получить среднее значение гранично непрерывного тока якоря:

Макс.знач-е ГН тока соотв. угол α=90⁰=>

Разделив (1) на (2)и возведя в квадрат получим

и

Последнее выражение описывает эллипс с

полуосями Е=Е0 и I_Я.ГР.= I_{Я.ГР.МАКС}

Каждая точка этой кривой подчиняется з-ну

10. Электромагнитные процессы в ЯЦ двигателя системы «ОУВ-ДПТ» в РПТ. Начальный угол открывания. Максимальный угол открывания.

РПТ возникает, если энергии, накопленной в якорной цепи недостаточно для создания дополнительного ЭДС самоиндукции на участке

То ток в якоре спадает до 0 и прерывается, т.е. наступает РПТ

Как правило режим работы с прерывистым током наступает при углах открытия α близких к 90⁰ и малом токе якоря. Такие условия обуславливают малый запас электромагн. энергии в индуктивности, что не позволяет поддерживать ток в якоре на участках, когда ЭДС якоря Е_Я>e. На интервалах отсутствия токов в кривой ЭДС появляется ступенька=по величие Е_Я.Если конечная скорость не равна 0, то протекает ток в ОбмВозб.

Для РПТ хар-ка упр-ния вентил. комплекта будет иметь вид Т.к. интервал проводимости λ зависит в РПТ от угла α и величины тока якоря, а также индуктивности якорной цепи. Представить аналитическим выражением хар-ки упр-ния ВК для РПТ невозможно, т.к. отриц. участок в кривой ЭДС в РПТ меньше (вообще отсутствует) чем в РНТ, то сред.знач. Е для РПТ больше, чем для РПТ при одном и том же угле α.

Т.к. система ЭП УВ-ДПТ при углах α близких к 90⁰

и больше может работать только в РПТ, то в этом

случае справедлива хар-ка упр-ния ВК для РПТ.

Из хар-ки упр-ния видно, что Е для РПТ будет =0

лишь при α=180⁰

Однако из-за возможности аварийного режима установить α на уровне 180⁰ невозможно. Поэтому α_НАЧ для НУВ уст-тся на уровне α_МАКС =(160⁰ …170⁰). Очевидно, что при таком α Е≠0, но из-за малости ЭДС при α_МАКС данный угол опр-тся как α_НАЧ для РПТ. Необходимо отметить, что α_НАЧ=α_МАКС должен быть таким, чтобы U на якоре двигателя не вызывала протекания такого тока в якоре, способного создать момент, превышающий момент ХХ машины.

11-12. Электромех и мех хар-ки системы ЭП «НУВ-ДПТ» в РНТ

Электро-механической характеристикой системы ЭП наз. зависимость при пост. значении угла α.

; ; E-nΔU_T-E_я=R_яцI_яц

E0cosα-Eя= R_яцI_яц ; при nΔU_T=0 Ея=Се·ω_ср ; Се=КФω; ; ωср=ω0-Δω; ; ; Из уравнений видно изменяя угол открывания α регулируем угловую скорость ХХ двигателя. Из электро-механической характеристики получим механическую: М=кФ·Iя.ср=Се·Iя.ср; ; Т.к. в системе ЭП НУВ-ДПТ сущ. РПТ, то для ЭМ и М хар-ки будут представляться выражениями, отличных от рассмотренных.

; М=кФ·Iя.ср=Се·Iя.ср; R_Ф(I_Я.СР) – фиктивное R выпрямителя, учитывающая преривистый режим работы в системе. Это R зависит от угла откр. α, пар-ров ЯЦ, интервала проводимости λ

или

- для 1ФазМВ - 3Фаз МВ

для 3фаз МВ с трансф-ным питанием для 3фаз НВ

Из ф-л видно, что скорость ХХ не опр-тся углом открывания α как РНТ. Для РПТ отсутствует управляющее воздействие в виде угла α По цепи якоря будет протекать динамическая сост. тока, которая обеспеч-ет разгон дв. (или торм-е). В данном случае полож-ый ток дв.создает М дв., что приводит к увелич-ю скорости и Е якоря. При протекании данного тока и увел-я скорости будет продолжаться, пока Е якоря не станет =Е_МАКС. Ток прекратится, а скорость достигнет макс возможной.

Таким образом при углах α<π/m’ скорость ХХ не зависит от угла откр-я α. При углах α>π/m’ опр-тся углом α и мгнвенным зная-ем ЭДС, соотв. этому углу

! из графиков видно, что ЭМ и М ! хар-ки в зоне РПТ имеют нелин

ω01…ω03 – скорость ! хар-р,что обусловлено нелин-тью R_Ф ХХ для РНТ

Для упрощенного построения части хар-ки необходимо:

1) Построить требуемые хар-ки для заданных углов α для РНТ

2) Опред-ть значение гранично-непрерывного тока и соотв-щие этому току моменты для заданнных углов α

3). Соединить полученные точки прямой (?) линией с точками ω_макс