Вентильные преобразователи постоянного и переменного тока
Текст
) 49 О 23 Ь Сооз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 30.10,75, Бюллетень40Дата опубликования описания 22.01.76 1) Ч, Кл Н 02 гп осударственныи комите овета Министров ССС 53) УДК 621,316,72772) Авторы изобретения околовский и Л Лил 71) Заявител Украинский государственный проектный ицститу Тяжпромэлектропроект54) ДАТЧИК НАПРЯЖЕНИЯ ВЕНТИЛЬНОГОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА м с вхолным сопротивлением, причем точкасоединения резистора и конденсатора фигьтра поллочсна и обще точке дноа сброса и ключа перелачи, лругой полюс ключа перслаш подлочец и олцоЙ из ооклало запоминающего конденсатора и входному сопротивлсцшо усилителя, а вторая обклалка конлецсатора фильтра. второй полюс ключа сб 1)оса, вторая облала запоиваОщсго коц. О Лецсатора и нуль усилителя соединены вобщую точку Земля.На фиг. 1 и 2 показана с:сма устройства;ца фиг. 3 — эпоры цапряжсций в характерных точках с:смы датчика.15 Датчик состоит из трех основных блоков:,1 — элементарный интегратор, В — коммутатор, С — запомингцощий элемент.Вхолнос сопротивление 1 присослинсцо колцой из обклалок коцленсатора 2 фильтра, 20 и общсЙ точс иоа 3 сброса и клоа 4передачи коммутатора В. Другой полюс ключа 4 подключен к одной из обкладок запоминающего коцлецсатора 5 и вхолному сопротивлению 6 усилителя 7. Другая обкладка 5 колснсатора 2, другой полюс ключа сброса3, лругая обкладка конденсатора 5 и нуль усилителя 7 соединяются в общую точку Земля.Работает уст30 Сигцал. пост Изобретение относится к области электротехцики, а имсцно к системам регулирования, в которых используются всцтильцыс преобразователи переменного тока в постоянный.В ряде случаев при создании систем авто- регулирования с вентильцыми преобразователями возцикаст необходимость в нримецеции обратной связи по напряжсцшо вентиль- ного преобразователя.Обязательцым элементом лля осуществления обратной связи является датчик выходного напряжения преобразователя постоянного тока.В известных датчиках для качествецного сглаживания пульсаций сигцаса обратной связи используются инерционные фильтры, включаемые в канале обратной связи по напряжению, с большими постоянными времени, что приводит к значительному снижению быстродействия системы регулирования. Обычцо для этих целей применяют пассивцыс фильтры, состоящие, как правило, из различных комбинаций включения конденсаторов и сопротивлений.Цель изобретения — ликвидация пульсаций на выхолс латчика при обеспечении высокого быстродействия.Это достигается тем, что латчик напряжения снабжен ключом сброса, ключом перелачи, запохинающил конденсатором и усилитероиство следующим образом.упающий ца вход датчика, И 023имеет, например, вид, показанный па фпг 3. и. Одновременно для управлсипя клю;им:( Коммутатора подаются две сд)3 иплтьс по 5,)смс- НИ ПОСЛЕДОВЯТСЛЫ 10 СТИ 1 МИ)ЛЬСО 3 (СЪ 1. фц.3, б, В), Первая послсдовяельпосГЬсов (см. фиг. 3, 6) прс;ставляст собоЙ п 13- ляющие импульсы астсмы фазового уприцлеция (СИФУ) всптильпого прсооризовитсл (всех фаз). Сдвиг мсжду Осле,Ои гсл )остями — мипимялыыЙ (ивсп пиицс 3 пом 51- 1 УТЫХ ПМПУЛЬСОБ ) . ДГ 51 ПОС)УЧС)П 51 Ц.(ПУ, ПСО)3 (см. фпГ. 3, О, В) пи сализ;1 Ц:131 ди гчпк 1 можно п)имсиить Р 1 мпу;1 ьсый РПсфо 1)- тор, па первичную обмотку которого )01)п)ь) импульсы СИФУ (всех физ). ) (Г, ): 3)оричпых обмотках импульсного трипсформитора будут гспсрировитьс )0.(0)кп Гс,ьпь., и Отицателыые и.)ульсы с )еб 5(с)ы)рсмеццым сдвигом.Импульсы (см. фиг. 3, о) управляю) кл 0 )ом передачи, а импульсы (см. фпг. 3, в) к,почом сброса (Б Оооих слу(15 х 1(10(и зме)уты ца время соотвстствуОщего п.,цуги 01).Няпряжспие па к 01 депето)с . (01.ь) (иптеГя,1 Входпо 0 сиГпяли И() пс,)ИО;ичсс- КИ, ПРИ 32:5 ЫКЯ ПНЯХ КЛ)оц(1 Р, ПС)СДИ(.Т(.51 112 запомипЯющиЙ 1 Оидспсато 5. После р(изм- капия клн)ча -3 зимыкяетс ключ 3, ц копдс- сатор 2 разряжается до пуля. Зат. Про)ссс повтосс. Зп)оь) папря)кспиЙ и КОспс;5- торах 2 и 5 показапы па фиг. 3, г, д. ОГ)(стим, что емкость коцдепсаторя 5 по крайней мере на порядок мспьшс емкости копдс:сатОРЯОыг д Составитель Е. Калинкин Текред М. Семенов Корректор Л. Котова Редактор А. Купрякова Типография, пр Сапунова. 2 Заказ 3335/11 Изд.191 Тираж 282 Подписное 11 НИИПИ Государственного коми;ета Совета Министров СГГР по делам изобретений и открытий Москва. Ж, Раугнская наб., д. 4,5
Электромеханические характеристики
Электромеханические характеристики W = f(Id ) системы ВП — двигатель рассчитываются по формуле :
Так как активное сопротивление сглаживающего реактора неизвестно, то можно воспользоваться приближенным равенством
Чтобы построить электромеханические характеристики, необходимо подставить в формулу (6.6) рассчитанные ранее значения и , соответствующие каждому режиму тока нагрузки. В результате выражение (6.6) примет вид
в режиме непрерывного тока нагрузки
в режиме граничного тока нагрузки
в режиме прерывистого тока нагрузки
Подставляя в формулы (6.7) (6.9) нужные значения переменных, получим координаты точек для построения электромеханических характеристик, которые занесем в таблицу 2
Таблица 2 Точки для построения электромеханических характеристик
Источник
Вентильный преобразователь
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Смотреть что такое «Вентильный преобразователь» в других словарях:
Вентильный реактивный электродвигатель — В этой статье слишком короткое вступление. Пожалуйста, дополните вводную секцию, кратко раскрывающую тему статьи и обобщающую её содержимое … Википедия
ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД — электропривод, в к ром для питания двигателя и регулирования его угловой скорости используется преобразователь на управляемых электрич. вентилях (напр., тиристорах). Содержит либо управляемый преобразователь частоты, питающий двигатель перем.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Ионный электропривод — привод, состоящий из электродвигателя и ионного преобразователя, управляющего режимами работы двигателя. Изменяя подводимое к двигателю напряжение, можно менять частоту его вращения и тем самым регулировать режим работы электропривода.… … Большая советская энциклопедия
Коллектор — (Collector) Определение коллектора, виды коллекторов, примененеие Информация об определении коллектора, виды коллекторов, примененеие Содержание Содержание Определение В технике Финансовое Прочее канализационный Коллектор (электротехника)… … Энциклопедия инвестора
Электрическая машина — Электрическая машина это электромеханический преобразователь энергии[1], основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Лоренца, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле. Содержание 1 Общие положения 2… … Википедия
Электрический двигатель — Основная статья: Электрическая машина Электродвигатели разной мощности (750 Вт, 25 Вт, к CD плееру, к игрушке, к дисководу). Батарейка «Крона» дана для сравнения Электрический двигатель … Википедия
Источник
Вентильные преобразователи
Общая характеристика преобразователей
Назначение и классификация вентильных преобразователей. Преобразователи, ведомые сетью, и автономные преобразователи.
Методические указания
Нужно знать назначение и виды преобразователей. Обратите внимание на отличие ведомых преобразователей от автономных.
Литература: [1, с. 286 – 288; 3, с. 3 – 5].
Контрольные вопросы
1. Каково назначение преобразователей?
2. Как классифицируются преобразователи?
3. В чем отличие ведомых преобразователей от автономных?
Выпрямители
Классификация. Структурная схема. Виды нагрузок.
Методические указания
Выпрямители классифицируются по ряду признаков: по числу фаз, по числу выпрямляемых полуволн, по построению схем, по мощности по возможностям управления.
Обобщенная структурная схема выпрямителя, содержит сетевой фильтр, трансформатор, вентильный блок, сглаживающий фильтр, стабилизатор, нагрузку. Не все указанные блоки обязательно присутствуют в схеме. В зависимости от предъявляемых требований могут отсутствовать некоторые блоки.
Ввиду сложности расчетов выпрямителей, анализ процессов в них в первом приближении выполняется при упрощающих допущениях об индуктивности нагрузки. Принимается, что, либо индуктивность в цепи выпрямленного тока 
, либо 
.
Литература: [1, с. 289 – 291; 3, с. 6 – 8].
Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируются выпрямители?
2. Как изменяется структурная схема выпрямителей в зависимости от требований?
Неуправляемые выпрямители
Однофазные схемы выпрямления. Однофазная однополупериодная схема. Учет неидеальности вентилей и трансформатора. Однофазная нулевая и мостовая схемы. Временные диаграммы. Основные соотношения в схемах.
Многофазные схемы выпрямления. Трехфазная нулевая схема. Поток вынужденного намагничивания. Трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом и вторичными обмотками, соединенными в зигзаг. Параллельная работа трехфазных нулевых схем. Схема две обратные звезды с уравнительным реактором. Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова). Составные схемы. Временные диаграммы и основные соотношения в схемах. Сравнение схем.
Методические указания
При изучении этого параграфа нужно обратить внимание на схемы, построение временных диаграмм и элементы расчета. Обратите внимание на особенности отдельных схем.
Вид временных диаграмм зависит от схемы и характера нагрузки. Диаграммы строят при следующих допущениях: вентиль и трансформатор идеальны.
Рассмотрим построение диаграмм напряжений и токов в однофазной нулевой схеме для случая 
. При построении диаграмм для вторичных ЭДС и выпрямленного напряжения потенциал нулевого вывода трансформатора принимают за 0. На вторичной стороне трансформатора действуют противофазные напряжения. Когда напряжение в точке a положительно по отношению к точке 0, то в точке b оно отрицательно. При этом проводит вентиль V 1, а V 2 заперт. Ток через нагрузку в соответствии с законом Ома повторяет форму напряжения на нагрузке. Когда один из вентилей проводит, к запертому прикладывается двойное напряжение.
Если 
, то форма напряжения на нагрузке сохраняется. Выпрямленное напряжение содержит постоянную составляющую и гармоники, но, т.к. 
, то ток от гармоник равен нулю и 
строго постоянен. Поэтому токи через вентили и обмотки трансформаторов превращаются в прямоугольники.
Расчет схем выпрямления позволяет установить связь между токами и напряжениями на стороне переменного и на стороне постоянного тока, определить ток и напряжение на вентиле, а также расчетную мощность трансформатора.
Расчет схемы производится в несколько этапов:
1. Определение токов и напряжений на стороне нагрузки,
2. Определение токов и напряжений для вентиля,
3. Определение токов и напряжений для трансформатора.
Вентили выбираются по среднему току, для трансформатора важно действующее значение, для нагрузки важно среднее значение тока и напряжения.
Обратите внимание на сравнение схем выпрямления. В большинстве случаев в выпрямителях средней мощности применяется трехфазная мостовая схема.
Рассчитав идеальный выпрямитель, нужно уметь учесть неидеальность вентилей и активные сопротивления обмоток трансформатора.
Литература: [1, с. 291 – 312; 3, с. 8 – 32].
Контрольные вопросы
1. Назовите основные однофазные и трехфазные схемы выпрямления.
2. Назовите основные величины, используемые при описании работы выпрямителей.
3. Почему при xd = ¥ в токе нагрузки отсутствуют пульсации?
4. Сравнить однофазные схемы выпрямления по основным показателям.
5. Что такое внешняя характеристика?
6. Что такое поток вынужденного намагничивания и как он влияет на работу трансформатора?
7. Методы борьбы с потоком вынужденного намагничивания.
8. Сравнить многофазные схемы выпрямления по основным показателям.
9. Какова частота пульсаций в изучаемых схемах?
10. Сравните форму токов ia и 
для трехфазной нулевой схемы при xd = ¥ . Почему отличаются формулы для Ia и 
?
11. Как строятся временные диаграммы токов и напряжений в изученных схемах?
12. Как изменятся временные диаграммы токов и напряжений в трехфазной нулевой схеме (при xd = 0), если сгорит предохранитель в цепи одного вентиля?
13. Как изменятся временные диаграммы токов и напряжений в трехфазной нулевой схеме (при xd = ¥ ), если сгорит предохранитель в цепи одного вентиля?
Источник
Вентильные преобразователи напряжения постоянного тока
2014-02-24
1843
В настоящее время вентильные преобразователи напряжения находят весьма широкое применение в системах АЭП постоянного тока. Широкое использование вентильных преобразователей обусловлено успешным развитием полупроводниковой техники, а именно освоением промышленностью надежных, малогабаритных управляемых силовых вентилей — тиристоров и транзисторов.
В большинстве современных преобразователей для привода в качестве силовых вентилей используются тиристоры. На их основе для электропривода постоянного тока построены два типа преобразователей: тиристорные преобразователи ь(ТП) напряжения переменного тока в постоянный (управляемые выпрямители) и широтно-импульсные преобразователи (ШИП) неизменного напряжения постоянного тока в регулируемое напряжение постоянного тока.
Тиристорные преобразователи обладают рядом достоинств:
1) высокий КПД, обусловленный незначительным падением напряжения на тиристоре (менее 1 В);
2) незначительная инерционность, обусловленная фильтрами в цепях управления и неуправляемостью тиристоров в течение интервала проводимости (10—20 мс);
3) высокая надежность при использовании быстродействующей защиты и модульно-блочном исполнении ТП.
К недостаткам ТП следует отнести:
1) низкий коэффициент мощности при глубоком регулировании напряжения;
2) искажения питающего напряжения, вносимые работой ТП;
3) повышенный уровень излучаемых радиопомех.*!
Функциональная схема ТП представлена на рис. 3.1.
Входной координатой ТП является напряжение управления Uy, выходной координатой — выпрямленная ЭДС, определяемая как средняя на интервале проводимости величина в установившемся режиме Е& и в переходных процессах e&. Входной блок Б1 преобразует величину Uy
в угол открывания тиристоров а, а выходной блок Б2 преобразует величину а в ЭДС ТП. Технически блок Б1 представляет собой систему импульсно-фазового управления (СИФУ), а блок Б2 — вентильную группу ВГ.
Конструктивно вентильная группа представляет собой комплект тиристоров, предназначенных для определенного направления тока нагрузки, например комплекты «Вперед» и «Назад» в реверсивных ТП.
На выходную координату ТП оказывает влияние возмущающее воздействие — ток нагрузки Id, который через функциональный блок нагрузки БН поступает на вход Б2. Влияние Id на Ed проявляется только в режиме прерывистых токов.
Рис. 3.1.Блочная структурная схема ТП
Рис. 3.2. Трехфазная (а), шестифазная (б) и трехфазная с уравнительным реактором, (в) нулевые схемы управляемых выпрямителей
Из приведенных на рис. 3.2 схем наиболее простой является трехфазная нулевая схема, имеющая меньшее число вентилей и обычный двухобмоточный трансформатор. Однако эта схема имеет наибольший уровень пульсаций в выпрямленной ЭДС (частота пульсаций составляет 3fc =150 Гц). В этой схеме выпрямленный ток нагрузки, протекая через трансформатор, вызывает его дополнительное подмагничивание. В связи с этим трансформатор должен выбираться с некоторым запасом по сечению магнитопровода. Завышенные габариты трансформатора относительно полезной нагрузки обусловливают целесообразность применения этой схемы для электропривода относительно небольшой мощности (1—10 кВт).
В схеме с уравнительным реактором (рис. 3. 2, а) вентильные группы VS1, VS3, VS5 и VS4, VS6, VS2 работают параллельно.
Уравнительный реактор L исключает коммутацию вентилей с одной группы (VS1, VS3, VS5) на вентили другой группы (VS2, VS4,’VS6), тем самым делает работу группы независимой. Схема исключает подмагничивание трансформатора током нагрузки, так как направления МДС двух обмоток на одном стержне трансформатора противоположны. По пульсациям в выпрямленной ЭДС данную схему можно рассматривать как условно-шестифазную (частота пульсаций составляет 6fc = 300 Гц). Наименьшая типовая мощность трансформатора и наибольший ток нагрузки относительно токов вентиля и трансформатора делают эту схему целесообразной для ТП большой мощности с большими токами нагрузки. Недостатком схемы является наличие дополнительного элемента — уравнительного реактора.
Для шестифазной схемы (рис. 3.2,6) с частотой ЭДС 6fc =300 Гц не требуется уравнительного реактора, однако в этой схеме необходима наибольшая типовая мощность трансформатора. Схема практически работоспособна только при соединении первичной обмотки трансформатора в треугольник. При соединении звезда — шестифазная звезда возникает сильное однофазное подмагничивание всех трех стержней трансформатора, что делает данную схему практически непригодной для работы ТП.
Широкое применение в электроприводе находит трехфазная мостовая схема ТП (рис. 3.3). Эта схема представляет собой сдвоенную нулевую схему, работающую последовательно в оба полупериода переменного тока.
Рис. 3.3.Трехфазная мостовая схема выпрямителя
По сравнению с трехфазной нулевой схемой мостовая схема имеет преимущества:
1) выпрямленная ЭДС при одном и том же вторичном напряжении трансформатора в 2 раза больше;
2) пульсации выпрямленной ЭДС (частота пульсаций равна бfc=300 Гц) в 2 раза больше по частоте и меньшепо амплитуде;
3) вентильные группы могут подключаться к сети без трансформатора;
4) типовая мощность трансформатора меньше:
Перечисленные достоинства обусловливают преимущественное применение трехфазной мостовой схемы в системах электропривода мощностью в десятки — сотни киловатт. Эта схема, выполненная в виде единичного блока — модуля, позволяет унифицировать ТП. Для нагрузок с большим током ТП комплектуется из нескольких мостов, соединенных параллельно по целям переменного и постоянного тока. Представленные на рис. 3,2 и 3,3 схемы относятся к нереверсивным ТП. Реверсивные ТП комплектуются из двух нереверсивных вентильных комплектов, объединенных электрически по цепи нагрузки и по цепям СИФУ.
Для удобства анализа работы СИФУ многофазных ТП нумерацию тиристоров в вентильных группах выполняют в соответствии с очередностью их открывания, на чиная отсчет от фазы а (рис. 3.2, 3.3).
Соответствующие диаграммы очередности открывания тиристоров изображены для шестифазной схемы на рис. 3.4, а для трехфазной нулевой с уравнительным реактором и трехфазной мостовой на рис. 3.4,6. Векторная диаграмма вторичных ЭДС трансформатора показана на рис. 3.4, в. Основу СИФУ составляет блок управления, предназначенный обычно для управления одним тиристором. В состав блока управления входят генератор опорных напряжений ГОН, синхронизированных с напряжением питания тиристоров, фазосмещающее
устройство ФСУ, регулирующее фазу открывающего импульса, и генератор импульсов ГИ, вырабатывающий необходимый для открывания тиристоров импульс (рис. 3.5, а).
Рис. 3.4. Диаграммы очередности открывания тиристоров в шестифазной (а), трехфазной нулевой с уравнительным реактором и трехфазной мостовой (б) схемах выпрямителя и векторная диаграмма вторичных ЭДС трансформатора (с)
Рис. 3.5. Функциональная схема блока управления СИФУ (а) и диаграмма регулирования фазы открывающего импульса по вертикальному принципу (6)
Источник