Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Теоретические сведения




 

Источником энергии для управляемого выпрямителя является сеть переменного тока. Принцип управления заключается в следующем.

В положительный полупериод питающего напряжения тиристор, подобно ключу, открывается и подает напряжение на нагрузку лишь часть этого полупериода. Изменяя момент (фазу) открытия тиристора, меняют среднее значение напряжения на нагрузке.

Существует большое число различных схем управляемых выпрямителей. По принципу действия и построения они могут быть разделены на две группы: однополупериодные (схемы с нулевым проводом), в которых используют только одну полуволну напряжения сети, и двухполупериодные (мостовые), где используются обе волны переменного напряжения сети.

Работу простейшей двухполупериодной схемы иллюстрирует рисунок 3.1 [4].

К источнику синусоидального напряжения сети Uс c амплитудой Um подключена нагрузка R через тиристорный мост T1-T4. Диагональные тиристоры T1, T2 и T3, T4 открываются попарно, поочередно в момент времени, определяемый углом отпирания α.

 

Рисунок 3.1 - Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель: мостовая схема (а), функциональная схема вертикального управления (б), графики напряжения на элементах (в)

 

В интервал α < ωt <180° к нагрузке подводится напряжение u = Umsin(ωt). На рисунке 3.1в кривая напряжения на нагрузке закрашена темным цветом.

Так как нагрузка резистивная, кривая тока повторяет кривую напряжения. В момент времени ωt =180° ток уменьшается до нуля и соответствующая пара диагональных тиристоров закрывается. Этот процесс повторяется каждый полупериод. Управление тиристорами желательно осуществлять импульсами возможно меньшей длительности (так как ее увеличение связано с возрастанием мощности схемы управления), но несколько превышающий время включения тиристора, то есть время перехода его из запертого состояния в открытое. Необходимо также обеспечить достаточно крутой передний фронт управляющего импульса, что уменьшает потери мощности в тиристоре при включении, и, следовательно, его нагрев.

Рассмотренный фазовый метод управления может быть реализован с помощью фазосдвигающих способов, одним из которых является вертикальный способ управления, основанный на сравнении опорного напряжения (обычно пилообразной формы) и постоянного напряжения сигнала управления. Равенство мгновенных значений этих напряжений определяет фазу α, при которой схема вырабатывает импульс, затем усиливаемый и подаваемый на управляющий электрод тиристора. Изменение фазы управляющего импульса достигается изменением уровня напряжения сигнала управления Uвх. Функциональная схема управления приведена на рисунке 3.1б. Опорное напряжение, вырабатываемое генератором пилообразного напряжения ГПН и синхронизированное с напряжением сети с помощью синхронизирующего устройства СУ, подастся на схему сравнения СС, на которую одновременно поступает и входное напряжение (сигнал управления). Сигнал со схемы сравнения поступает на формирователь импульсов (ФИ), затем на распределитель импульсов (РИ), на усилители мощности (У), откуда в виде мощного, обладающего крутым фронтом и регулируемого по фазе импульса подастся на управляющий электрод.

Интегрируя напряжение u = Umsin(ωt) на интервале α - π, определим среднее за период значение напряжение на нагрузке:

 

(3.1)

 

Процессы в выпрямителе усложняются, если нагрузка имеет активно-индуктивный характер. Отпирание тиристоров осуществляют, как и в простейшей схеме на рисунке 3.1а. В отличие от рисунка ток нарастает не скачком, а плавно за счёт индуктивности нагрузки Lн. Причём, когда сетевое напряжение питающее тиристор фазы проходит через ноль, ток не прекращается, а под действием ЭДС самоиндукции, создаваемой индуктивностью Lн, продолжает протекать некоторое время, преодолевая отрицательное напряжение сети.

Рассмотрим особенности реализации приведенного способа управления в модели Xcos.

Нам понадобится 2 источника сигналов: источник пилообразного сигнала (рисунок 3.2) и источник постоянного уровня, который будет определять угол отпирания тиристоров. К сожалению, блок, который напрямую отвечает за генерацию пилообразного сигнала требуемой формы, отсутствует. Существует несколько способов создания необходимого источника, рассмотрим наиболее комплексный и общий с помощью блока Signal Builder. Сигнал можно задать как вводом текстовой информации в свойствах блока, так и с помощью графического интерфейса. Для отображения графического интерфейса введите y в окне редактирования «Launch graphic window (y/n)?» (рисунок 3.3). Модель системы управления может быть реализована как показано на рисунке 3.4. Модель включает в себя 3 блока: константу от 0 до 1 (угол отпирания от 180 до 0 градусов соответственно), источник пилообразного сигнала и блок сравнения. Если уровень опорного сигнала выше, чем пилообразного на выходе блока сравнения генерируется 1 и наоборот. Это сильно упрощенная модель, поскольку длительность управляющих импульсов равна 180 - , что не соответствует реальным устройствам.

Рисунок 3.2 – Источник пилообразного сигнала

Рисунок 3.3 – Отображение и редактирование формы сигнала с помощью графического интерфейса

Рисунок 3.4 – Упрощенная система управления выпрямителем

 

Необходимо, чтобы импульсы были короткими фиксированной длительности. Кроме этого, интерфейс Xcos позволяет изменять уровень сигнала в интерактивном режиме в процессе работы модели используя бегунок (рисунки 3.5, 3.6).

Рисунок 3.5 – Моделирование модифицированной система управления

Рисунок 3.6 – Вариант системы управления

С помощью блока TK Scale опорный сигнал изменяется в интерактивном режиме. Управляющий порт осциллографа можно скрыть в настройках блока. Представленный вариант системы управления не является окончательным, поскольку не включает в себя распределитель импульсов – четные импульсы необходимо подавать на управляющий входа тиристоров Т1 – Т4, нечетные на Т2 – Т3. Модель системы управления выпрямителем можно сильно упростить, если предположить, что ее работа начинается при нуле сетевого напряжения, а первая полуволна положительна. В противном случае дополнительно потребуются блоки синхронизации.

 

vikidalka.ru - 2015-2018 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных