Функциональная схема системы управления

Функциональная схема системы управления однофазного управляемого выпрямителя приведена на чертеже 210106. Д08.218.01.00 Э2.

Для управления тиристорами силовой схемы применена одноканальная система импульсно-фазового управления. Работа системы управления синхронизируется переменным напряжением, подаваемым с вторичной обмотки понижающего трансформатора Т. На выходе системы управления формируются импульсы напряжения (U у₁, U у₂, U у₃ и U у₄) для управления тиристорами силовой схемы.

Система управления содержит формирователь синхроимпульсов ИСН, генератор линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения ГЛИН, схема сравнения СС, формирователь длительности импульсов ФДИ, распределитель импульсов (DD 4, DD 5), выходные усилители импульсов УИ1 и УИ2. В качестве сравнивающего устройства используется компаратор. Генератор линейно изменяющегося напряжения ГЛИН и компаратор СС образуют фазосдвигающее устройство ФСУ.

Сдвиг фазы управляющих импульсов осуществляется при помощи напряжения регулирования U рег, подаваемого на один из входов компаратора СС. На второй вход компаратора подается пилообразное напряжение, подаваемое с выхода ГЛИН.

Формирователь синхроимпульсов ИСН вырабатывает систему импульсов управления:

)   импульсы U _С1 прямоугольной формы тока "меандр" синхронизированные с переменным напряжением, питающим силовую схему, следующие с частотой сети f _c=50 Гц;

2) импульсы U _С2 являются инверсными по отношению к U_С1;

)   импульсы U _СИ прямоугольной формы, длительностью t _И =100 мкС, следующие с частотой f _СИ = 2 f _С = 100 Гц.

Основное назначение синхронизатора синхронизировать импульсы системы управления с напряжением сети. В одноканальных СУ синхронизатор формирует последовательность синхроимпульсов, частота которых в m раз больше частоты сети, т.е. f _СИ=m× f _C. Наряду с этим, синхронизатор формирует напряжения для управления распределителем импульсов.

ФСУ преобразует управляющий сигнал в соответствующее фазовое положение последовательности импульсов относительно сетевого питающего напряжения.

Известны следующие типы ФСУ: устройства с использованием горизонтального и вертикального способов управления, цифровые и с микропроцессорным управлением.

Схемы с горизонтальным управлением имеют ограниченное быстродействие и при проектировании СУ в настоящее время практически не применяются. Практически безынерционное быстродействие может быть получено в ФСУ, использующих вертикальный способ управления. Способ вертикального управления состоит в сравнении опорного напряжения пилообразной формы с постоянным управляющим напряжением. Формирование управляющих импульсов происходит в момент равенства этих напряжений и фиксируется узлом сравнения (компаратором). Таким образом, изменяя величину управляющего напряжения при постоянстве опорного сигнала можно смещать фазовое положение управляющих импульсов.

Как видно из принципа действия, ФСУ с вертикальным способом управления содержит два основных элемента: генератор линейно изменяющегося (опорного) напряжения ГЛИН и узел сравнения СС.

Импульсы U _СИ синхронизируют работу ГЛИН. В результате этого на выходе ГЛИН формируется пилообразное напряжение с частотой f _ГПН = 2 f _С = 100 Гц.

Сравнивающее устройство (компаратор) СС сравнивает пилообразное напряжение U _ГЛИН и напряжение регулирования U _РЕГ. В моменты равенства U _ГЛИН = U _РЕГ компаратор переключается, формируя на выходе напряжение прямоугольной формы. Фазовое положение переднего фронта этого напряжения зависит от уровня напряжения U _РЕГ и может изменяться при изменении U _РЕГ.

Напряжение с выхода компаратора СС подается на вход формирователя длительности импульсов ФДИ, который по переднему фронту этого напряжения формирует импульсы длительности необходимой для надежного открывания тиристоров с частотой f _ФДИ = 2 f _С = 100 Гц.

Для управления тиристорами необходимо подавать импульсы в соответствующий полупериод, т.е. следующие с частотой f _С = 50 Гц. Для этого импульсы управления с выхода ФДИ распределяются на управляющие электроды соответствующих тиристоров силовой схемы управляемого выпрямителя при помощи распределителя на элементах 2И-НЕ (DD 4, DD 5). Далее эти импульсы усиливаются оконечными усилителями импульсов (драйверами) УИ1, УИ2 с выхода которых подаются непосредственно на управляющие электроды тиристоров. Драйверы кроме усиления осуществляют также гальваническую развязку системы управления и силовой части управляемого выпрямителя, которая осуществляется при помощи импульсных трансформаторов.