Наладка реверсивных тиристорных преобразователей

С раздельным управлением.

При раздельном управлении вентильные группы работают поочередно, раздельно. Раздельная работа осуществляется подачей управляющих импульсов только на вентильную группу, обеспечивающее заданное направление тока; с другой вентильной группы импульсы в это время сняты (заблокированы). Процесс реверса тока при раздельном управлении происходит следующим образом: изменением напряжения работающей вентильной группы ток нагрузки уменьшается до нуля, управляющие импульсы снимаются с работающей группы и после искусственной паузы подаются на другую группу. Так при раздельном управлении в любой момент времени работает одна из вентильных групп, возможность протекания уравнительного тока исключается. Подача управляющих импульсов на вентильные группы может производиться двумя способами. При первом способе, так же как и при совместном управлении используются две СИФУ индивидуально для каждой вентильной группы. При необходимости реверса тока нагрузки блокируются импульсы СИФУ работающей группы, после чего деблокируются управляющие импульсы другой группы. При втором способе применяется одна СИФУ, выход которой при задании различного направления тока нагрузки подключается к одной или другой группе. При переключении вентильных групп изменяется полярность входного сигнала СИФУ. Переключение управляющих импульсов с одной вентильной группы на другую осуществляется с помощью специального логического переключающего устройства (ЛПУ), которое выполняет следующие функции:

а) выбор вентильной группы, на которую должны быть поданы управляющие импульсы для обеспечения требуемого направления тока нагрузки;

б) запрет появления управляющих импульсов одновременно в обеих группах;

в) создания временной задержки между момента снятия импульсов в ранее работавшей группе и моментом подачи импульсов на вентили вступающей в работу группы. Выполнение указанных функций обеспечивает отсутствии уравнительного тока во всех режимах.

В преобразователях с раздельным управлением вентильные группы соединены между собой без токоограничивающих реакторов, поэтому при любом случайном появлении уравнительного тока последний достигает аварийного значения, что приводит к отключению преобразователя. Необходимое направление тока нагрузки, а, следовательно, и работа той или иной вентильной группы определяется специальным сигналом Us, поступающим на вход ЛПУ.

Во избежание появления уравнительного тока переключение управляющих импульсов происходит только при гарантированном отсутствии тока во включаемой вентильной группе.

Контроль тока осуществляется с помощью так называемого датчика нулевого тока (ДНТ), формирующего логический сигнал наличия (отсутствия) тока. Этот сигнал поступает на ЛПУ и блокирует переключение групп при наличии тока. В настоящее время нашли применение два типа датчика нулевого тока: датчики, построенные на трансформаторах постоянного или переменного тока, и датчики, контролирующие проводящее состояние вентилей. Первый тип датчиков характеризуется наличием зоны нечувствительности, в результате чего выдается сигнал отсутствия тока, когда тиристоры еще не восстановили запирающие свойства. При переключении вентильных групп в этот момент может появиться уравнительный ток, поэтому при использовании таких датчиков необходима аппаратная пауза перед включением очередной группы. Пауза устанавливается исходя из возможности появления сигнала датчика в момент формирования очередного управляющего импульса, например в режиме прерывистого тока близкого к гранично-непрерывному. В этом случае пауза должна быть больше длительности такта работы мостовой схемы выпрямления, равной 3,3 мс. Обычно аппаратная пауза устанавливается равной 4 – 6 мс. Второй тип датчиков формирует сигнал отсутствия тока, когда на всех тиристорах силовой схемы напряжение превышает падения напряжения на открытом тиристоре. Датчики нулевого тока формируют сигнал, разрешающий переключение, в паузах прерывистого тока с углом проводимости = 40 – 50 градусов. При использовании таких датчиков длительность аппаратной паузы составляет 0,5 – 1мс. Методы переключения вентильных групп в реверсивном преобразователе определяются возможностями получения сигнала переключения.

1. В системах подчиненного регулирования в качестве сигнала переключения используется сигнал задания тока, определяющего как значение, так и направление тока нагрузки. Аналоговый сигнал переключения преобразуется в логический с помощью специального формирователя, представляющего собой релейный элемент с двухпозиционной или трехпозиционной характеристикой., от вида которой зависит характеристика переключения логического переключающего устройства.

2. При нулевом значении тока задания и двухпозиционной характеристике включена одна вентильная группа; при нулевом задании и трехпозиционной характеристике обе группы заперты.

3. При данном способе сигнал задания тока формируется системой раздельного управления. Переключение происходит путем автоматического поиска (сканирования) вентильной группы, обеспечивающей заданное направление нагрузки. Поиск заключается в циклическом переключении вентильных групп до тех пор, пока под действием сигнала на входе СИФУ ток нагрузки не превышает порога срабатывания ДНТ. При сигнале задания тока равном нулю, преобразователь работает в режиме циклических переключений. Управление осуществляется одним внешним сигналом Uу на входе СИФУ.

4. В системах подчиненного регулирования используется так же комбинированный метод переключения, сочетающий свойства ЛПУ с трехпозиционной характеристикой и сканирования. Преобразователь переводиться в режим сканирования при нулевом задании тока.

5. В качестве сигнала переключения используется сигнал управления тиристорным преобразователем, поступающий на вход СИФУ. Такой способ переключение нашел применения в тиристорных возбудителях, в которых установившемуся значению тока определенной полярности однозначно соответствует определенная полярность напряжения преобразователя. Cхема должна разрешать работу группы преобразователя в соответствии со знаком результирующего сигнала управления, определяющего полярность и значение напряжения возбуждения.

Статические и динамические свойства реверсивного преобразователя с раздельным управлением аналогичны свойствам нереверсивного преобразователя при одном и том же направлении тока нагрузки. Отличие проявляются только в процессе изменения направления тока нагрузки, т.е. при переключении вентильных групп. Процесс реверса тока зависит от углов регулирования вентильных групп в момент переключения, т.е. от согласования характеристик вентильных групп. В отличие от преобразователей с совместным управлением, в которых непрерывные статические характеристики обеспечиваются при любых возможных согласованиях вентильных групп, в преобразователях с раздельным управлением это удается достигнуть при согласовании характеристик

+ = только в ограниченном диапазоне изменения выпрямленного напряжения. В этом случае, так же как при совместном управлении, характеристики реверсивного преобразователя существенно нелинейны, что ухудшают динамические характеристики электропривода. При согласовании < + < в характеристике появляется разрыв, степень которого возрастает по мере приближения + к . Этот разрыв приводит к неоднозначности процесса реверса тока, которая заключается в различных значениях установившегося тока включаемой группы в зависимости от тока выключаемой группы. С уменьшением тока выключаемой группы ток включаемой группы существенно возрастает. Кроме того, разрыв в характеристиках приводит к неустойчивому режиму стоянки электропривода («ползучая» скорость или «дерганье»).

При наладке реверсивного преобразователя с раздельным управлением выполняются следующие операции:

производится установка начального и предельных углов регулирования. При выборе следует учитывать требования к динамике электропривода при реверсе тока и необходимость обеспечения четкой стоянки электропривода. Указанные требования с точки зрения выбора являются противоречивыми, поэтому при выборе начального угла следует искать компромиссное решение.

Влияние начального угла на динамику электропривода сказывается на длительности бестоковой паузы при реверсе тока и времени нарастания тока включаемой группы. Значение в свою очередь обусловлено нелинейностью характеристик преобразователя в режиме прерывистых токов и аппаратной паузой t, при > - влияния нелинейности характеристик. Влияние начального угла на устойчивость стоянки электропривода сказывается при двухпозиционной характеристике переключения ЛПУ или сканировании. Если ток преобразователя при = и неподвижном якоре электродвигателя окажется больше тока трогания электропривода, то возникает неустойчивый режим, сопровождающийся «дерганьем» привода или стуком в редукторах и соединительных муфтах. В этом случае начальный угол выбирается таким, чтобы ток преобразователя был не больше тока трогания привода. Обычно значение выбирается в пределах 100-120.

Минимальный угол устанавливается аналогично нереверсивному преобразователю. Установка минимального угла производится так же, как и в реверсивном преобразователе с совместным управлением;

производится проверка ЛПУ на функционирование и настройка аппаратной паузы. Проверка производится при отключенном анодном напряжении и заключается в контроле сигналов выходных логических элементов ЛПУ при подаче на его вход сигнала от генератора прямоугольных или синусоидальных сигналов, выполняющего функцию сигнала переключения. Частота генератора выбирается 30- 50 Гц. При отсутствии генератора может быть использовано напряжение источника питания СИФУ.

При отключенном силовом напряжении датчик нулевого тока разрешает переключение, поэтому при подачи на вход ЛПУ, например синусоидального сигнала выходные сигналы ЛПУ, разрешающие работу вентильных групп, должны изменяться с частотой входного сигнала. При проверке контролируется отсутствие одновременного появления сигналов, разрешающих работу вентильных групп, при любых значениях входного сигнала. Настройка аппаратной паузы ЛПУ производиться в преобразователях, имеющих такую возможность. В преобразователях, не имеющих органов настройки паузы, производится только ее контроль. Длительность аппаратной паузы, измеряемая с помощью осциллографа с калиброванной разверткой, соответствует интервалам значения сигнала, наблюдаемого на экране осциллографа. Длительность паузы устанавливается в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, указанные в технической документации; при отсутствии рекомендаций ее значение устанавливается 3,5-4мс.

Существуют ЛПУ имеющие общий для обеих вентильных групп узел формирования аппаратной паузы. В таких ЛПУ длительность паузы при включении каждой вентильной группы всегда равна . В ЛПУ, имеющих два узла аппаратной паузы (для каждой вентильной группы), настройка последних устанавливается равенство значений аппаратной паузы . В преобразователях с системой раздельного управления, работающих по принципу сканирования, для проверки ЛПУ на функционирования достаточно подключить электронный осциллограф к элементам ЛПУ и наблюдать на экране осциллографа знакопеременный сигнал, частота которого зависит от построения схемы сканирования и составляет 75-150Гц;

производится настройка формирователя логических сигналов переключения (в некоторых типах преобразователей этот формирователь называется реле направления). Требования к настройке зависят от вида характеристик переключения. Настройка формирователя с двухпозиционной характеристикой осуществляется при подаче на вход формирователя синусоидального сигнала с амплитудой 1-2В и частотой 50-100 Гц. Предварительно с помощью переключателя этот сигнал подается на вход осциллографа. Время развертки осциллографа устанавливается таким, чтобы одна полуволна синусоиды занимала большую часть экрана. Замечаются точки нулевых значений сигнала, после чего переключатель переводится в другое положение, при котором на экране наблюдается знакопеременный сигнал.

 

Us

t

G Us DS

Схема проверки ЛПУ.

 

t

Диаграмма сигналов.

 

b1 и b2 – выходные сигналы ЛПУ, G – генератор синусоидальных сигналов,

DS – ЛПУ.

Настройкой формирователя следует добиться совпадения фронтов наблюдаемого сигнала с замеченными точками или по крайней мере – минимальных интервалов несовпадения;

проверяется на функционирование датчик нулевого тока. Первоначально с помощью внешнего источника имитируется выходной сигнал датчика, соответствующий наличию тока нагрузки. Изменяется полярность сигнала переключения и контролируется неизменность выходных сигналов ЛПУ. При сигнале, соответствующем отсутствию тока нагрузки, проверяется процесс изменения выходных сигналов ЛПУ при изменении полярности сигнала переключения. В некоторых схемах имеются различного рода блокировки, осуществляющие запрет работы обеих вентильных групп и связанные с характером работы электропривода. При проверке датчика нулевого тока и ЛПУ необходимо эти блокировки отключить. Затем проверяется работоспособность датчика нулевого тока. Эта наладочная операция производится в режиме непрерывного тока одной из вентильных групп при ручном управлении преобразователем. Проверка заключается в контроле с помощью осциллографа сигнала датчика, запрещающего переключении ЛПУ при наличии тока нагрузки;

проверяется работоспособность зашиты при возникновении тока в уравнительном контуре, обусловленном в сбое работы системы раздельного управления. Обычно защита в этом случае выполняется с использованием датчиков тока в обеих вентильных группах. При возникновении уравнительного тока сигналы выдаются обеими датчиками, что регистрируются схемой совпадения, формирующий сигнал на отключения преобразователя. Проверка защиты производится имитацией сигналов датчиков с контролем выходного сигнала на отключение автоматических выключателей;

для преобразователей с одной СИФУ проверяется работа узла реверса сигнала, поступающего на вход фазосмещающего устройства. Неисправность этого узла может вызвать серьезные аварийные ситуации. Проверка узла производится с помощью осциллографа, на вход которого подается входной сигнал ФСУ; на вход СИФУ от внешнего источника так же подается некоторый сигнал. Изменяется полярность сигнала переключения и наблюдается изменение полярности сигнала на входе ФСУ;

проверяется работоспособность узлов “срыва” (блокировки) управляющих импульсов. Для этого при одной полярности сигнала переключения с помощью осциллографа проверяется наличие импульсов на тиристорах одной из вентильных групп. При изменении полярности сигнала переключения должно произойти переключение импульсов;

проверяется работоспособность преобразователя на нагрузку в ручном режиме. Цель проверки – убедиться в правильном функционировании преобразователя по рабочей схеме. Для этого подается анодное напряжение и устанавливается определенный сигнал переключения.

Изменением сигнала СИФУ устанавливается ток нагрузки, равный примерно половине номинального значения. Изменяется полярность сигнала переключения, при этом не должно происходить каких-либо изменений в силовой схеме. Уменьшается сигнал на входе СИФУ обеспечивается снижение тока нагрузки до срабатывания ДНТ и наблюдается процесс реверса тока.

При переключении может возникнуть значительный ток во вступающей в работу группе. Этот ток является результатом разрыва внешних характеристик, поэтому в дальнейшую проверку необходимо проводить совместно с системой регулирования.