Комплектные электропривода. КУРСОВАЯ Комплектные электропривода. 1 задание вопросы Варианты построения реверсивных трехфазных управляемых выпрямителей. Их достоинства и недостатки

• Название: 1 задание вопросы Варианты построения реверсивных трехфазных управляемых выпрямителей. Их достоинства и недостатки
• Анкор: Комплектные электропривода
• Дата: 26.04.2022
• Размер: 0.53 Mb.
• Имя файла: КУРСОВАЯ Комплектные электропривода.doc
• Тип: Курсовая; #499384
• страница: 2 из 4

2.3. РАЗДЕЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГРУППАМИ ТИРИСТОРОВ
При раздельном управлении управляющие импульсы подаются с СИФУ только на ту группу тиристоров, которая в данный момент времени формирует ток обмотки якоря заданного направления. На другую группу тиристоров управляющие импульсы не подаются и тиристоры этой группы закрыты. При таком управлении полностью исключается возможность протекания уравнительных токов и, следовательно, отпадает необходимость применения уравнительных реакторов. Кроме этого, в реверсивной трехфазной мостовой схеме (рис. 1б) можно исключить шесть RC-цепей (R7 - R12, C7 - C12).

Для осуществления раздельного управления в реверсивном тиристорном преобразователе применяется логическое устройство раздельного управления (ЛУ). При подаче на вход СИФУ управляющего сигнала определенной полярности ЛУ должно разрешить подачу управляющих импульсов только на ту группу тиристоров, которая формирует на обмотке якоря напряжение заданной полярности.

При изменении полярности управляющего сигнала угол регулирования  управляющих импульсов увеличивается, что приводит к уменьшению тока в якорной цепи. После перехода группы тиристоров, на которую разрешена подача управляющих импульсов, в режим прерывистых токов фиксируется момент времени, когда тиристоры закрыты и на них отсутствуют управляющие импульсы. В этот момент времени запрещается подача управляющих импульсов с СИФУ, после чего ЛУ обеспечивает определенную выдержку времени. Выдержка времени необходима для восстановления запирающих свойств тиристоров. По окончании выдержки времени разрешается подача управляющих импульсов на другую, ранее не работавшую, группу тиристоров. Очевидно, что работа ЛУ должна осуществляться в функции сигнала управления СИФУ, состояния тиристоров и управляющих импульсов.

Для контроля состояния тиристоров используются датчики проводимости тиристоров. Чаще всего непроводящее состояние тиристоров фиксируется в момент времени, когда напряжение на всех тиристорах отлично от нуля.

Раздельное управление позволяет избавиться от уравнительных реакторов и, следовательно уменьшить габариты и стоимость реверсивных тиристорных преобразователей. Поэтому раздельное управление является более предпочтительным.
3. ВЫБОР СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Ниже излагается инженерная методика выбора элементов силовой части тиристорных преобразователей постоянного тока, приведенная в [3,4].
3.1. ВЫБОР ТИРИСТОРОВ
Выбор тиристоров осуществляется по максимально допустимым току и напряжению.

Максимально допустимое значение тока, протекающего через тиристор, определяется максимально допустимой температурой полупроводниковой структуры, которая зависит от значения и формы тока, протекающего через тиристор, а также условий его охлаждения.

В паспортных данных на тиристоры указывается предельное (максимально допустимое среднее за период) значение тока I_п, длительно протекающего через тиристор. Это значение тока дается для классификационной схемы, в качестве которой выбрана схема однофазного однополупериодного управляемого выпрямителя с активной нагрузкой. Предельное значение тока для классификационной схемы определяется при частоте питающей сети 50 Гц, угле проводимости =180⁰, максимально допустимой температуре полупроводниковой структуры и максимально допустимой температуре корпуса. В классификационной схеме при активной нагрузке ток тиристора имеет синусоидальную форму (рис. 2), отношение максимального (амплитудного) значения тока I_max к среднему значению тока на выходе выпрямителя I_ср (для данной схемы предельному), т.е. коэффициент амплитуды k_a= I_max /I_ср =3,14, а отношение действующего значения тока I_действ тиристора к среднему значению тока I_ср тиристора, т.е. коэффициент формы тока для классификационной схемы k_фк=I_действ/I_ср=1,57.

В тиристорных преобразователях, работающих на якорь или обмотку возбуждения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, условия работы тиристора отличаются от тех, для которых в паспорте указывается предельное значение тока I_п. Так интервал проводимости  может отличаться от 180⁰, а форма тока через тиристор отличается от синусоидальной. Например, в трехфазных схемах управляемого выпрямителя при работе в области непрерывных токов, ток тиристора имеет форму, близкую к прямоугольной (рис. 2), а интервал проводимости =120⁰.

В табл. 2 приведены значения коэффициентов формы тока k_Ф и амплитуды k_a для синусоидальной и прямоугольной форм тока тиристора, а также для значений угла проводимости , отличающихся от классификационной схемы. Как видно из таблицы 1 с уменьшением угла проводимости  возрастают отношения действующего значения тока (коэффициент формы тока - k_ф) и максимального тока (коэффициент амплитуды k_a) к среднему значению тока.



Таблица 2

Зависимость коэффициентов k_ф и k_а от угла проводимости 

Синусоидальная форма тока			Прямоугольная форма тока
	kФ=Iдейств/Iср	kа=Imax/Iср			kФ=Iдейств/Iср	kа=Imax/Iср
1800 1200 900 600 300	1,57 1,87 2,22 2,77 3,99	3,14 4,19 6,28 10,7 23,3		1800 1200 900 600 300	1,41 1,73 2,0 2,45 3,46	2 3 4 6 12

Интервал  проводимости тиристора (интервал, в течение которого тиристор находится в проводящем состоянии) наиболее просто определяется при работе управляемого выпрямителя в области непрерывных токов. Так, например, в управляемых выпрямителях без нулевого диода интервал проводимости равен: для однофазных двухполупериодных схем =180⁰, а для трехфазных схем с нулевой точкой и трехфазных мостовых =120⁰.

Расчетное предельное значение тока тиристора вычисляется из выражения:
, (5)
где - коэффициент запаса по току, который исходя из надежности работы тиристора устанавливается равным 1,25 - 1,4;

- коэффициент формы тока для заданной схемы выпрямления и соответствующего этой схеме угла проводимости (находится из табл. 2);

- коэффициент формы тока для классификационной схемы выпрямления ( );

k_охл - коэффициент, учитывающий условия охлаждения тиристоров (при стандартном радиаторе, воздушном охлаждении и скорости охлаждающего воздуха V_охл=0 k_охл2,5; при V_охл=12 м/с k_охл1).

I_ср - среднее значение тока, протекающего через тиристор.

Среднее значение тока I_ср, протекающего через тиристор зависит от тока нагрузки, формы тока и угла проводимости тиристора:
, (6)
где - максимальное значение тока нагрузки;

- коэффициент, значение которого зависит от формы тока и угла проводимости тиристора ( - находится из табл. 2).

Для активно-индуктивной нагрузки в области непрерывных токов максимальное значение тока равно:
, (7)
где U_dmax – максимальное значение напряжения на активно-индуктивной нагрузке;

R_н – активное сопротивление активно-индуктивной нагрузки.

При работе тиристорного преобразователя на якорь электродвигателя максимальное значение тока нагрузки номинальному значению тока якоря I_ян, который равен:

, (8)
где _н – паспортное значение к.п.д. электродвигателя.

По вычисленному в (5) предельному значению тока выбирается тиристор так, чтобы паспортное значение предельного значения тока тиристора было не меньше :
. (9)
При выборе тиристоров по напряжению необходимо исходить из напряжения холостого хода (э.д.с.) преобразователя с учетом возможного повышения напряжения питающей сети (обычно 10-15%).

В паспортных данных на тиристоры указывается повторяющееся напряжение U_п, определяемое как максимально допустимое мгновенное значение напряжения, прикладываемое к тиристору. Расчетное значение повторяющегося напряжения U_пр зависит от номинального напряжения на нагрузке и выбирается с некоторым запасом:
, (10)
где k_u=U_{В max}/E_do - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 3);

- коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное перенапряжение на тиристорах (обычно =1,3 - 1,5);

k_с - коэффициент, учитывающий возможное понижение напряжения сети переменного тока численное значение коэффициента k_собычно принимаетсяравным 1,05 - 1,1, что соответствует снижению напряжения на 5-10% от номинального значения);

k_ - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий неполное открытие тиристоров при максимальном управляющем сигнале (например, при согласованном управлении); обычно k_=1-1,15;

k_r - коэффициент, учитывающий падение напряжения в управляемом выпрямителе (можно принять k_r  1,05);

U_dн - номинальное значение напряжения на нагрузке (берется из задания).

По расчетному значению повторяющегося напряжения U_пр находится паспортное значение повторяющегося напряжения U_п из условия:
U_п U_пр. (11)
Часто в справочных данных на тиристоры указывается класс тиристора. Требуемый класс тиристора находится из условия:
КЛАСС ТИРИСТОРА = Ближайшее большее (U_п /100 В). (12)
Тип тиристоров выбирается из справочников [8], [9].
3.2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Силовой трансформатор питания тиристорного преобразователя выбирается по расчетным значениям мощности S_тр, э.д.с. Е_2ф вторичной обмотки, фазных токов I_1ф и I_2ф соответственно в первичной и вторичной обмотках.

Расчетное значение э.д.с. Е_2Ф для режима непрерывного тока управляемого выпрямителя находится по требуемому значению среднего значения выпрямленного напряжения U_d:
, (13)
где E_d0/E_2ф - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 3);

k_, k_c,k_rи U_dн параметры, определенные в уравнении (10).

Расчетное действующее значение фазного тока I_2Ф вторичной обмотки определяется по величине выпрямленного тока I_d:
, (14)
гдеk_i - коэффициент, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной (обычно k_i=1,05-1,1);

k_i2 = I_2Ф/I_d - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 3).

Коэффициент трансформации k_тр вычисляется как:
, (15)
где w₁ и w₂ - числа витков соответственно первичной и вторичной обмоток;

U_1Ф - номинальное значение фазного напряжения питающей сети переменного тока.

Расчетное действующее значение фазного тока I_1Ф первичной обмотки определяется по току нагрузки с учетом коэффициента трансформации:
, (16)
где k_i1=I_1Ф/I_d - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 3).

Расчетное значение мощности трансформатора вычисляется как:
, (17)
где k_u,k_с,k_,k_Rи U_d определены в уравнении (10);

k_s=S_тр/(E_d0 I_d) - коэффициент схемы (см. табл. 3);

I_{d н} - номинальное значение тока нагрузки.

Трансформатор выбирается по типовой мощности и следующим параметрам:
, (18)
где U_2фн- номинальной фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

I_2фн - номинальное значение фазного тока вторичной обмотки трансформатора;

U_1фн - номинальной фазное напряжение первичной обмотки трансформатора;

U_сф - фазное напряжение питающей сети.

Индуктивноеx_тр.ф и активное r_тр.ф сопротивления трансформатора, приведенные к его вторичной обмотке находятся из выражений:
; , (19)
где U_к- напряжение короткого замыкания в процентах (можно принять U_K=3-5%, при этом меньшее значение соответствует трансформаторам большой мощности);

I_1фн - номинальное значение тока первичной обмотки трансформатора;

P_кз - потери мощности при коротком замыкании (можно принять P_кз=2-3% от номинальной мощности трансформатора, при этом меньшее значение соответствует трансформаторам большой мощности);

m_ф- число фаз вторичной обмотки.

Таблица 3