Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Электроприводы с полупроводниковым управлением. Тиристорные усилители в схемах электропривода

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

20.11.2023

Размер:

5.66 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

делении характеристики вход—выход будем полагать,								что в интер
вале		по-прежнему справедливо					равенство	Un =	uc^ e ;
как показывает		«точный»		расчет, погрешность, связанная с указан
ным допущением, не превышает долей процента.
Для средних значений переменных в стационарном режиме ра
боты всегда	выполняется			равенство:
				2тс +а
		^ н =	27с~	j* Ucd§ =	Ен “Ь	IHRH.			( I l l )
				а
Интегрируя		(108), (ПО) с учетом (99)					и (111), получаем сле
дующее выражение для характеристики вход—выход								усилителя:
г	Елт М — cos (Р — 120) + Y sin (Р — 120) — 2ле
/и==	2nR„			1 4- ——				*	П12)
				1 4- ——
				1 ^ 4ла
где
		2 +	cos (a — 120),		— 60° < а < 0°,
	М =	1 +	COS (а — 60),		0° < а	<	180°,		(112a)
		cos {a — 120),			180° <	а < 300°,
Y = 360° — (p — а) — длительность интервала							непроводимости.
Из (112) и (109) вытекает следующее уравнение, определяющее
зависимость	р =	р (а) при заданных значениях е и о:
^ 1 — 2ла —		cos (Р — 120) — Ysin (Р — 120) + 2пг = М.							(113)
Уравнение (113) справедливо до тех пор, пока интервал про
водимости	—а > 0. Критическое значение угла отпирания								а = а к;

при котором интервал проводимости становится равным нулю,

определяется из		(Г13),	если принять а = р = ак; величина ак			всегда
больше	180°. В	результате получаем:
		( 1 — 2ло — 2л2) cos (ак — 120) —
	— 2л sin (ак — 120) +			2ле =	cos (ак — 120).	(113а)
При	дальнейшем		увеличении	угла	отпирания Р=а,	А,=0 и
у —2п.

Сигнал управления вызывает открывание тиристора лишь при условии, что е(а)>ЕН. Когда угол отпирания достигает значения амакс, определяемого согласно (102а), указанное условие перестает выполняться, тиристор остается запертым, ток нагрузки становится


равным нулю		и наступает		режим холостого хода усилителя. Мож
но* показать,		что	всегда	аМакс>ак. Следовательно, величина
а Макс	определяет		верхний предел рабочего диапазона угла отпи
рания	(диапазона		управления).

Нижний предел диапазона управления а Мин	определяется из
условия
£ (амин) = Нс (®мин)*	(114)
где ис (амин) — значение напряжения на емкости,	изменяющегося в
соответствии с (ПО) при 0 = аМин.

В результате совместного решения (ШО), (112) и (114) полу чаем следующее уравнение, позволяющее совместно с (113) найти

величину	а МИн в функции о и е:
sin (зМин — 120) — sin (Р — 120) — (2тс-}- <хмин—Р) cos (Р—120) =			0»
	амин	0°»
sin («мин — 60) — sin (Р — 120) — (2п— амин £) cos (Р—120) =			0,
	аМИН^0°.		(115)
Если	а < а Мин, напряжение на емкости в момент	поступления

сигнала управления превышает напряжение питания и, следова

тельно, тиристор остается запертым до момента времени	0 = а Мин,
когда выполняется равенство /(.1*14). Таким образом, при	« = а МИн

наступает режим максимальной отдачи усилителя и рабочий диа

пазон изменения угла отпирания лежит в		пределах: аМи н < а< аМакс-
Полученныеуравнения	(142—\|(Ш5)	определяют	зависимость
p=Pi(a) и характеристику	вход — выход усилителя		/и = /Н'(а) для

стационарного режима работы в функции безразмерных парамет ров схемы е и о. Соответствующие кривые для случая о —ок (107) построены на рис. 36,а. Пунктиром ограничены области управляе

мости усилителя.				отдачи при 8=0 имеет место, когда
Режим	максимальной
а ~ —60°, (3 = 300°;		при этом		согласно	(1Г2)	получаем:
			,	£ л т
			1н.макс=		nRu •
Однако	уже	при	а^0°	ток нагрузки		достигает	значения / н =
= / н(0)^0,99	/н.макс;		поэтому можно считать, что				рабочий диапа

зон изменения угла отпирания лежит в пределах 0°<а<300°. Рассмотрим теперь условия работы тиристора. Как следует из

временных диаграмм, приведенных на рис. 05,6, максимум прямого

напряжения на тиристоре имеет		место непосредственно щеред				его
открыванием, т. е. при Й= а —0, и определяется			равенством
^пр.макс = Шс =	ис (а + 0) — ис (а — 0) = в (а) — ис(а — 0), (116)
где AUс— «скачок»	напряжения	на емкости после		открывания		ти
ристора (см. примечание на стр.		60). Из (116) с		учетом	,(99)	и
(140) получаем:
sin (а — 60) — sin (Р — 120) + ~ У *			» амин < OL<		180°,
ш с
sin (а—120) — sin (р — 120) + \® Лят			180°< а < о иа110.
					(1 1 7 )

а)

Гис. 36. Характеристики для схемы рис. 31 при

Поскольку р='Р(а) и / н= /н(а), то уравнение		(117)	однозначно
определяет зависимость iAit/c = ^пр.макс в	функции	угла	отпирания.
Наибольшая величина AUc имеет место	при пассивной нагрузке
(е= 0) и критическом значении емкости	(а = а к);	увеличение про-

тиво-э. д. с.	и отключающей емкости		приводит к	снижению t/np.макс.
Зависимость	AUc в функции	а при >8=0 и а = ак построена соглас
но (117) на	рис. 36,6. Как	следует	из кривой,	наибольшая вели

чина прямого напряжения на тиристоре имеет место при а —120° и достигает примерно удвоенной амплитуды линейного напряжения питания:

^пр.макс < 2 Е лт.

(118)

Максимальная величина прямого напряжения на тиристоре «неработающего» (запертого) плеча также удовлетворяет неравен ству (148).

Среднее значение тока, протекающего через тиристор в ста ционарном режиме работы, всегда равно току нагрузки (&*=!).

Мгновенное значение тока				/а равно:
		^а = / н + ^с = ^ н ” Ь w C					( 1 1 9 )
В режиме	максимальной отдачи (/н =					/н.макс) и при критиче
ском значении	емкости (о — сгк) равенство					(119) принимает	вид:
иЯвп		/ 1	+	cos (0 -6 0 ),	0° < 0 < 180°,
Впш		t	1 +	cos (0 — 120),	180°< 0 <360°.		( а)

Из (119а), вытекает, что коэффициент формы тока, протекаю щего через тиристор в рассматриваемых условиях, так же как и для схемы с двухпульсным питанием от однофазной сети (рис. 21),

равен кф = У 1,5 ^ 1,22.

11.Схема с двухпульсным питанием от трехфазной сети

снулевым проводом

Силовая цепь рассматриваемого реверсивного усилителя изо бражена на рис. 37 [Л. 25]. Так же как и для схемы, рассмотрен ной в предыдущем параграфе, возможны два варианта использо

вания усилителя по рис, 37: вариант 1, когда т < т к, С= 0			(режим
прерывистого тока нагрузки), и вариант	2, когда	т ^ тк, С ^ С К
(режим непрерывного тока нагрузки),	причем в	данном	случае

критическое значение относительной постоянной времени нагрузки равно Тн^0,88.

а) Работа схемы при С=0

Эквивалентная схема одного плеча силовой цепи усилителя показана на рис. 38,а. Коммутация неуправляемых вентилей Д\ и Д% происходит при изменении знака линейного напряжения еаь=Епт sin 0; при этом фазные напряжения

еа = Ефт sin (0 — 30) и еь = Ефт sin (0 — 150).

7 4

Временные диаграммы изменения переменных в схеме изобра жены на рис. 38,б. В интервале а 0 (2 изменение тока нагрузки определяется уравнением

Г	, .	■с	Е£и>	( 120)
	£/0

где
Ефт sin (0 — 30),		0° <	0<	180°,
Ефт sin (0—150),		180° <	0 <	(120а)
				360°.

Решение уравнения (120) при соответствующих граничных условиях позволяет определить все необходимые характеристики

Рис. 37. Реверсивная схема с двухпульсным питанием от трехфазной сети с нулевым проводом.

Рис. 38 Эквивалентная схема (а) и временные диаграммы изменения пере менных (б).

схемы аналогично тому, как было сделано в предыдущем пара

графе.	Я=\|3—а	при £ц =	0	в ре
Величина интервала проводимости
жиме максимальной отдачи (а = 30°)	зависит	только от		относи -

тел ьн ой п о стоя н н ой врем ен и н агр узк и и о п р ед е л я ет ся сл ед у ю щ и м и

соотн ош ен и я м и :

х = 0, 300° < X < 330°;

( 121а)

1 = 0 , 330е < X <360°.

(1216)

!При чисто активной нагрузке (т=0) иХ=300°. С ростом т интер вал проводимости увеличивается. Когда интервал проводимости становится равным Х=360°, наступает режим непрерывного тока и условие запирания тиристора нарушается. Подставляя в (1216) значение Х=360°, получаем следующее равенство для определения критической постоянной времени нагрузки:

(121 в)

Решение ( 121в) дает хк 0,88. Зависимость Х = Х(т), выте кающая из ( 121), построена на рис. 39,а (кривая У).

Среднее значение выходного напряжения в режиме максималь-

ной отдачи при	Е п =	0		2 “I-	3	£ ф т ^ 0,6£ ф т
			равно Uн.макс = -----^ —
в случае чисто	активной		нагрузки (т = 0) и /Ун.макс =				V J
							Еф
^ 0,55£ф т в случае		т = тк = 0,88.		Зависимость		Un.макс в функ
ции х (в относительных			единицах)	построена	на	рис.	39,а (кри
вая 2).

В результате интегрирования (120) в пределах интервала про водимости получаем следующее выражение для характеристики вход—выход усилителя:

Г1^3 + cos (а — 30) — cos((l— 150) — еХ,

амин < а < 180°,

р < 360°;

2 >^3 + cos (а — 30) — cos (р — 30)— еХ,

cos (а — 150) — cos (Р — 150) — еХ,

180°

а а макс , Р

36С) \

Y 3 + cos (а — 150) — cos (Р — 30) — еХ,

180° <С а <С “макс Р

360°,

б)

г д е за в и си м о ст ь р = р (а, т, е) о п р е д е л я е т с я ур авн ен и ям и :

cos sin (Р—150—у) —	cosy siny*T		—
	а	р
— [coS у sin(a— 30 — ?) — е] £ ^ j £		' =	0 ,
“мин < ®< 180°,	Р<360°;
		1C	1C

cos у sin (р — 30 — у) — е + | У^З cos у sin у {е 2х + е Х j —

					« _ __ t
— [cos у sin ( a	— 30 — у) — г] е Т \| е					Х=	0 ,
Ямин	a	180°,		g	360°;
cos у sin (Р — 150 — у*) — е —
— [cos у sin (а — 150— у) — е] е х						=	0,
180° < а < « м а к с ,				Р >	360°;
							2тс
cos у sin (р — 30 — у ) — 6 + 1 ^ 3 cos у sin у £							х —
					a	Р
— [cos ip sin (a — 150 — if) — e] e T J c						* =	0,
180° <	a <	a MaKC)		[S>	360°,
®мин — arcsine +			30°,		arcsine < 90°;
«мин =	arcsin e +		150°,		arcsine]>90o

(123)

(124)


— граничные значения		угла	отпирания.	на рис. $9,б. Пунктиром
Соответствующие		кривые построены
отмечены границы области			управляемости	тиристора.
Рассмотрим	условия		работы тиристора.		Среднее значение
тока fa всегда	равно	току	нагрузки (&* = 1).		Коэффициент формы

тока, протекающего через тиристор в режиме максимальной отдачи


при т =0		и	е = 0,	равен &ф^1,16; с увеличением т			коэффициент
формы тока			снижается.
Наибольшая величина прямого напряжения на тиристоре «ра
ботающего»			плеча	не превышает	амплитуды	фазного	напряжения
сети	и Пр.ыАкс = Ефт—Ен\ для тиристора «неработающего» /(запер
того)	Плеча		^/пр.макс^^фт + ^н-		с тиристором	включен		диод, то
Поскольку последовательно
величина		предельно допустимого			обратного напряжения			тиристора
не лимитируется.

В заключение отметим, что в рассматриваемой схеме, так же как и в схеме «а рис. 31, при т < т к длительность переходного про цесса при «скачке» угла отпирания не превышает периода частоты питания.

б) Работа схемы при т ^ т к, С ^ С К

Принимая допущения, которые были сделаны при анализе уси лителя по рис. 31 (§ 10, п. «б»), можно получить следующее вы ражение для величины критической емкости в рассматриваемой схеме:

*К < * < ОО. (125)

Зависимость ок = ок (т) построена на рис. 40,а. При т -ю о

У З	, т. е. величина критической емкости						в	раз превышает
о = —	, т. е. величина критической емкости						в	раз превышает
аналогичную величину для схемы без					нулевого			провода	(рис.		31).
Зависимость угла запирания в функции угла отпирания									р =		Р (а)
при т > те определяется уравнением
^ 1 _	2ло — Ц -j	cos (р — 150) — у sin (Р — 150) + 2пе = М,								(126)
где			_
	{2 УЗ + cos (а — 150),				— 30о < а < 0 ,
	Уз" + cos (о— 30),				0 <	a <	180°,		(126a)
	cos (а — 150),			180° <	« <	330°.
Критическое значение угла отпирания, при котором интервал
проводимости становится равным нулю, лежит в									пределах
180°<ак< а Макс и вытекает из				(126) при <р=ак,				—(\|3—« ) = 2я.
Верхняя граница диапазона управления соответствует углу
отпирания
Угол	«макс =		arcsin г +	150°,	arcsin е >			90°.		диа
Угол	отпирания		а Мин, соответствующий нижней границе							диа
пазона управления,		определяется из уравнения
	sin (р — 150) + (2те +			амин — Р) cos (Р — 150) =
			sin («мин *—150),		аМин ^		0,			(\<У7\
		\s in (a MllH — 30),			а мин ^		0.
Характеристика		вход — выход усилителя					определяется соотно
шением
г	Е фт		— cos (Р — 150) 4- Т sin (р — 150) — 2тсе							___
/н = 2^ Г				* '	4па				’	(	)
				* '	4па

7 9

где М по-прежнему соответствует (126а). .Поскольку р=|3(а), то уравнение (128) определяет зависимость /н^/нСа). Соответствую щие кривые построены на рис. 40,6; пунктиром показана граница области управляемости тиристора. Рабочий диапазон управления

Рис. 40. Характеристики для схемы рис. 37 при	*к.
при е=0 практически лежит в пределах 0°<«<330°	(угол отпира

ния а по-прежнему отсчитывается относительно линейного напря

жения еаь)• Рассмотрим условия работы тиристора. Среднее значение тока,

протекающего через тиристор в стационарном режиме, всегда рав

8 0

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги