Системы импульсно-фазового управления тиристорами многофазных преобразователей

Цель работы: изучение алгоритмов формирования импульсов управления СИФУ, особенностей их структурных схем, характеристик и параметров; освоение методов наладки СИФУ многофазных преобразователей.

4.5.1. Вопросы для самоподготовки

При подготовке к работе кроме освоения теоретического материала и выполнения задания предварительной подготовки следует разобраться с работой СИФУ лабораторного стенда (п. 7.3).

 

1. Каковы различия в структурных схемах и параметрах многоканальных и одноканальных СИФУ?

2. Как формируется передний фронт управляющего импульса в СИФУ лабораторного стенда?

3. Какими способами можно изменить момент формирования переднего фронта в СИФУ, выполненной по вертикальному принципу?

4. Насколько сдвинется передний фронт управляющего импульса (град. эл.), если группа соединения обмоток трансформатора синхронизации изменится с 0 на 2 или с 0 на 10?

5. Как формируется длительность управляющего импульса в исследуемой СИФУ?

6. Насколько должна быть сдвинута по отношению к ЭДС e_A синусоида опорного напряжения в канале, формирующем импульс для тиристора, соединенного с фазой А трансформатора, работающего в катодной группе и в анодной группе?

7. Какой должен быть диапазон изменения напряжения управления U _УПР, чтобы диапазон регулирования угла α был 180 град. эл. и 60 град эл., если действующее значение напряжения опорной синусоиды 5 В?

8. Каковы назначение и методика синхронизации СИФУ и силовой части преобразователя?

9. Чем определяется условие α=0 для тиристора №3 трехфазной мостовой схемы?

10. Синусоида опорного напряжения амплитудой 7 В в канале №3 отстает от ЭДС e_C на 60 град. эл.. При каком напряжении управления будет α=0 град. эл. и α=60 град. эл.?

 

 

4.5.2. Предварительная подготовка

1. Изучить схему СИФУ стенда (п. 7.3) и её параметры.

2. Разобраться с назначением и методикой синхронизации СИФУ и силовой части преобразователя.

3. Построить временные диаграммы фазных напряжений для трехфазного мостового преобразователя. Номера тиристоров принять такими же, как на стенде. На диаграммах показать границы диапазонов углов управления тиристорами №1 и 4, соответствующие режиму выпрямления и режиму инвертирования.

4. Выбрать опорные синусоиды для всех каналов и группу соединения обмоток трансформатора синхронизации, для режима выпрямления и для режима инвертирования трехфазного мостового преобразователя. Привести векторные диаграммы напряжений обмоток трансформатора синхронизации. Следует учесть то, что СИФУ на амплитуде опорной синусоиды импульсы не формирует (мертвая зона). Диапазон регулирования угла канала СИФУ принять 0…130 град. эл. Обозначение опорных синусоид приведено в описании СИФУ.

5. На временных диаграммах напряжений показать импульсы управления, соответствующие режиму выпрямления и режиму инвертирования.

6. Для выбранной в п. 4 схемы синхронизации рассчитать и построить характеристику управления СИФУ α= f (U _УПР), приняв амплитуду синусоиды 7 В и выполнив условие α=0 при U _УПР=0.

7. Для заданного вариантом диапазона регулирования выбрать опорные синусоиды (табл. 4.1) для всех каналов и соответствующую группу соединения обмоток трансформатора синхронизации. Привести схему соединений трансформатора синхронизации и векторные диаграммы напряжений его обмоток. При этом следует учесть, что СИФУ на амплитуде опорной синусоиды импульсы не формирует (мертвая зона 25 град. эл.). Диапазон регулирования канала СИФУ принять 0…130 град. эл. Обозначение опорных синусоид приведено в описании СИФУ.

 

Таблица 4.1

Вар.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
αМИН	-30	10	0	150	90	70	200	170	-45	30	50	20	0
αМАКС	60	100	90	210	180	160	290	260	45	120	150	130	130

 

8. Для выбранной в п. 7 схемы синхронизации рассчитать и построить характеристику управления СИФУ α= f (U _УПР), приняв амплитуду синусоиды 7 В.

9. Ознакомиться с программой испытаний (п. 4.5.3).

По каждому пункту программы испытаний продумать и перечислить действия (операции), которые надо провести, в том порядке, который необходим для выполнения соответствующего пункта программы.

10. Подготовить таблицы, системы координат и расчетные выражения для обработки экспериментальных данных.

 

 

Программа наладки СИФУ

1. Изучить назначение и расположение органов управления и контрольных гнезд на передней панели СИФУ.

2. Выполнить синхронизацию СИФУ и тиристорного преобразователя для режима выпрямления.

3. Проверить наличие и порядок следования импульсов управления на выходе СИФУ (гнезда х 2, х – номер канала).

4. Измерить следующие параметры импульсов СИФУ:

- длительность;

- амплитуда на выходе СИФУ (гнездо х 2);

- амплитуда на светодиоде оптрона (гнездо х 1);

- фаза переднего фронта.

Измерения рекомендуется производить при U _УПР=0 В. За базу отсчета фазы переднего фронта взять передний фронт импульса канала №1.

5 Снять зависимость α= f (U _УПР) для канала №1 (характеристика управления СИФУ), приняв условие: α=0 при U _УПР=0. Для измерения U _УПР использовать вольтметр с переключаемыми пределами (правый).

6. Собрать схему силовой части преобразователя, которая обеспечит режим 2–3 (сопротивление нагрузки 6 Ом).

7. Снять зависимости напряжения на шинах постоянного тока U_d (регулировочная характеристика преобразователя) и угла управления тиристорами α (фазовая характеристика СИФУ) от величины напряжения управления U _УПР.

8. Отключить выключатели питания стенда. Разобрать схему.

 

 

Содержание отчета

1. Результаты предварительной подготовки.

2. Таблица параметров импульсов управления (табл. 4.2).

3. Экспериментальные характеристики: регулировочная преобразователя, фазовая и управления СИФУ.

Примечание: Каждый этап обработки экспериментальных данных (зависимостей, осциллограмм, таблиц) должен сопровождаться анализом и выводами.

 

Таблица 4.2

№ канала	Длительность, град. эл.	Амплитуда		Фаза переднего фронта, град. эл.	Несимметрия, град. эл.
		На выходе СИФУ, В	На светодиоде оптрона, В
1
2
3
4
5
6

 

АВТОНОМНЫЕ ИНВЕРТОРЫ ТОКА

Автономные инверторы тока (АИТ) – это устройства, которые питаются от источника постоянного тока, а напряжение на их нагрузке определяется величиной и характером ее сопротивления, а также и величиной тока источника питания. В электроэнергетике АИТ применяются в устройствах гарантированного и автономного электроснабжения, регулируемом электроприводе механизмов собственных нужд электростанций, пусковых устройствах газовых турбин и других системах. Элементной базой для таких преобразователей обычно являются однооперационные тиристоры (SCR), но также они могут быть построены на базе полностью управляемых приборов – БТИЗ (IGBT) и тиристоров IGCT. Особенность всех автономных инверторов заключается в том, что они выдают активную мощность в сеть, в которой нет других источников активной энергии. Т. е. автономный инвертор, в отличие от инверторов, ведомых сетью (зависимых от сети), сам определяет частоту сети и задает её режим.

При анализе процессов в АИТ структуру схемы можно представить виде трех частей (рис. 5.1): источник постоянного тока I_d, нагрузка Z _Н и, собственно АИТ, который преобразует постоянный ток от источника I_d в переменный ток нагрузки Z _Н. Принципиальная электрическая схема однофазного АИТ приведена на рис. 5.2.