Статические характеристики тиристорных преобразователей

 

Функциональная схема разомкнутой системы «управляемый вентильный преобразователь – двигатель» (рис. 1.4.1) можно представить в виде следующей структурной схемы

 

Рис. 1.4.1

На рис. 1.4.1 используются следующие обозначения: СИФУ − система импульсно-фазового управления; СЧ – силовая часть преобразователя;  М − двигатель;  − управляющие напряжение на входе СИФУ; − угол управления тиристорами;  − среднее значение выпрямленного напряжения;  − выходная координата двигателя (частота вращения, угол поворота вала, момент
и др.)

При исследовании статических режимов тиристорных преобразователей значительное место отводится расчету и построению регулировочных характеристик: силовых схем преобразователей  и вентильных преобразователей совместно с СИФУ , а также внешних характеристик преобразователя  и электромеханических характеристик двигателя  в разомкнутой системе. Эти характеристики определяют возможности работы тиристорного электропривода и являются основанием для анализа и расчета замкнутых систем автоматического управления и выбора оборудования.

 

1.4.1. Регулировочные характеристики
силовых схем преобразователей

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла, соответствующего напряжению , до угла . Если принять, что индуктивное сопротивление цепи переменного тока  равно нулю, а индуктивность цепи постоянного тока , то при холостом ходе преобразователя уравнение регулировочной характеристики нулевых и мостовых схем имеет вид

 

                                    (1.56)

 

Здесь  − максимальное значение ЭДС преобразователя при ,

 

,                                    (1.57)

 

где  − действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора, – коэффициент схемы (табл. 1.2.1).

В случае активной нагрузки ()уравнения регулировочной характеристики (в зонах непрерывного и прерывистого тока) для нулевых и мостовых симметричных схем имеют вид [5]:

 

 при  и                  (1.58)

при ,             (1.59)

 

где m − число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети (табл. 1.2.1). То есть, характеристика будет состоять из трех частей, две части строятся по уравнению  1.58, а средняя часть – по уравнению 1.59.

Значения граничного угла управления, при котором ток начинает
прерываться (работа на активную нагрузку), определяются из выражения

(1.60) 

Угол регулирования , при котором выпрямленное напряжение
равно 0, определяется из формулы

                                     (1.61)

 

В соответствии с уравнениями (1.58) и (1.59) на рис. 1.4.2 и 1.4.3 изображены регулировочные характеристики выпрямителей для разного числа пульсаций (m) выпрямленного напряжения.

 

Рис. 1.4.2

Регулировочные характеристики реверсивных вентильных преобразователей с раздельным управлением группами вентилей аналогичны соответствующим характеристикам нереверсивных преобразователей («А» на рис. 1.4.3).

Рис. 1.4.3

 

При совместном согласованном управлении группами вентилей режим прерывистого тока отсутствует, поэтому регулировочная характеристика непрерывна («В» на рис. 1.4.3) и описывается во всем диапазоне регулирования уравнением

                                 (1.62)

 

Регулировочная характеристика преобразователя  с учетом потерь напряжения в элементах силовой части обозначена буквой А (рис. 1.4.3).

В пояснительной записке нет необходимости приводить данные характеристики – они должны быть изображены на чертеже. В пояснительной записке обязательно должна быть таблица, по которой строится характеристика. Таблица должна иметь следующий вид (вместо углов в градусах можно использовать радианы):

 

 

	0	15	30	45			90	120	150	180

 

1.4.2. Регулировочные характеристики
         тиристорных преобразователей

Результирующая регулировочная характеристика преобразователя представляет собой зависимость ЭДС преобразователя от напряжения управления и определяется регулировочными характеристиками силовой части и СИФУ преобразователя.

При наиболее широко используемом вертикальном принципе построения СИФУ вид регулировочной характеристики преобразователя зависит от формы опорного напряжения U ₀ генератора опорного напряжения (ГОН) СИФУ.

Ниже приведены уравнения  для различных форм опорного напряжения преобразователя, работающего в режиме непрерывного тока.

При синусоидальном опорном напряжении ГОН СИФУ

 

                (1.63)

 

для пилообразного напряжения, составленного из отрезков синусоид:

(1.64)

 

при линейной характеристике ГОН

 

, (1.65)

 

для СИФУ с треугольной характеристикой ГОН

,     (1.66)

где  – максимальная величина опорного напряжения СИФУ, принятая на практике 10 В [8].

На рис. 1.4.4 показан примерный вид регулировочных характеристик преобразователей  с различными формами опорного напряжения: а – синусоидальной; б − пилообразной с линейной частью и треугольной; в – пилообразной, сформированной из отрезков синусоид.

 

 

Рис. 1.4.4

 

Вновь, следует отметить, что в пояснительной записке нет необходимости приводить чертежи характеристик, они должны быть на отдельном чертеже с соответствующими подписями, а в пояснительной записке должна быть приведена таблица расчетов, по которой графики строятся. Таблица должна иметь следующий вид:

 

 

Количество расчетных точек в таблице определяется самим студентом (ведь прямую линию, как по уравнению (1.63) можно построить только по 2-м точкам, а синусоиду – нет).