Меню

Тиристорный преобразователь реверсивный напряжением это

Реверсивные тиристорные преобразователи с совместным управлением

date image2014-02-03
views image8470

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Реверсивный вентильный преобразователь с раздельным управлением

Реверсивные тиристорные преобразователи применяются в тех системах электропривода, где требуется изменение знака момента. Последнее достигается либо за счет включения реверсивного тиристорного преобразователя в обмотку якоря, либо в обмотку возбуждения. Более экономичным является включение реверсивного тиристорного преобразователя в обмотку возбуждения, но включение в обмотку якоря повышает быстродействие системы.

Управление реверсивными комплектами тиристорных преобразователей может быть раздельным или совместным.

Принципы раздельного управления:

а) управляющие импульсы следует подавать только на один (работающий) комплект;

б) снимать управляющие импульсы можно только при отсутствии тока в силовой цепи (снятие управляющих импульсов в инверторном режиме вызовет опрокидывание инвертора);

в) при переключении комплектов следует отсчитывать паузу на восстановление запирающих свойств ранее включенных тиристоров

1) DtП = ТС/m – когда датчик нуля тока построен на базе датчика тока и нуль-органа;

2) DtП =10 эл. град. – когда датчик нуля тока построен на базе датчика проводимости вентиля.

Функциональная схема реверсивного ЭП с раздельным управлением комплекта тиристорного реверсивного преобразователя представлена на рисунке 3.36, где приняты обозначения: ЛПУ – логическое переключающее устройство (если в схеме нет реактора, то управление раздельное); ДНТ – датчик нуля тока; СРЭ – система регулирования ЭП; РТ – регулятор тока; РС – регулятор скорости; ДТ – датчик тока (датчик тока состоит из первичного датчика-шунта RS и усилителя УДТ); RS – первичный датчик шунта; УДТ – усилитель датчика тока.

В системах с подчиненным регулированием выходной сигнал регулятора скорости является задающим для контура тока и его уровень (Uзт) определяет величину тока, а знак направление тока. Поэтому этот сигнал исключается при выборе нужного для работы комплекта.

Диаграмма сигналов управления реверсивными комплектами ТП представлена на рисунке 3.37, где приняты обозначения: Еd1 ВР – ЭДС в выпрямительном режиме; Е – противо ЭДС двигателя.

Рисунок 3.36 Рисунок 3.37

Процесс гашения тока при Еd1 ВР Uпорог, к1 – замкн., к2 – разомкн.; Uзт

Рисунок 3.38 Рисунок 3.39

2) ЛПУ сканирующего типа.

Для работы ЛПУ этого типа сигналы системы регулирования ЭП не требуются. Эти ЛПУ поочередно разрешают работу одному, либо другому комплекту до тех пор, пока один из комплектов не заблокируется непрерывным током, для этого достаточно прохождения не менее 2-х импульсов тока.

Диаграмма работы ЛПУ сканирующего типа представлена на рисунке 3.40, где приняты обозначения: t – время отброса; q – задержка на отработку необходимого в данный момент тока на время не более чем t.

Рисунок 3.40

3) Комбинированное ЛПУ (см. рисунок 3.41).

Когда ½Uзт½ Uпорог – позиционный режим.

Датчики нуля тока (ДНТ)

Датчики нуля тока фиксируют отсутствие тока в силовой цепи.

1) На базе датчика тока (ДТ)

Датчик нуля тока на базе датчика тока представлен на рисунке 3.42, где приняты обозначения: К – компаратор; ВМ – выявитель модуля.

Рисунок 3.42

Из-за конечной чувствительности датчика информация об отсутствии тока может формироваться при наличии очень малого тока. С такими ДНТ пауза при переключении (Dtп) должна быть больше или равна пульсности преобразователя, чтобы ток наверняка упал до нуля.

2) На базе датчиков проводимости вентилей (ДПВ)

Принцип работы датчиков данного типа состоит в том, что контролируется напряжение на тиристорах реверсивных комплектов.

Если на всех тиристорах U>Uпор (25В), значит все тиристоры выключены, ток в силовой цепи отсутствует. ДПВ косвенно определяет отсутствие тока в цепи.

В мостовых реверсивных преобразователях достаточно контролировать напряжение на какой-то одной группе тиристоров (см. рисунок 3.43).

Рисунок 3.43

На рисунке 3.43 принято обозначение – ДН – датчик напряжения.

Этот датчик формирует сигнал об отсутствии тока с гарантией (т.к. Uvs=1,5¸2В).

Рисунок 3.44

Недостаток: формирование ложного сигнала о наличии тока в моменты прохождения фазных напряжений через ноль (см. рисунок 3.44).

Статические характеристики преобразователя с раздельным управлением представлены на рисунке 3.45.

aI + aII = 180°эл. – раздельное несогласованное управление;

aI + aII > 180°эл. – раздельное согласованное управление, что представлено на рисунке 3.45.

а) б) Рисунок 3.45 – а) внешняя характеристика; б) регулировочная характеристика

Достоинство– отсутствие уравнительных реакторов в силовой цепи.

— меньшее быстродействие, чем в преобразователях с совместным управлением, т.к. процессы в реверсивных комплектах протекают последовательно;

— наличие зоны прерывистых токов, что вызывает нелинейность внешних характеристик.

При совместном управлении импульсы поступают на оба комплекта тиристоров.

Рассмотрим принцип работы на примере 3-х фазного нулевого преобразователя (см. рисунок 3.46).

Рисунок 3.46

На рисунке приняты обозначения: ИУ – инвертирующий усилитель (к = 1)

a1 + a2 = 180°эл. – совместное согласованное; a1 + a2 >180°эл. – совместное несогласованное;

в) если Uу a01) , a2 ® BР (a2 180°эл.). Но в этом случае уравнительный ток имеет прерывистый характер, т.к. S(+) 0 эл. (amin = p–amax) – совместное согласованное управление;

a0 (1,2) > 90 0 эл. – совместное несогласованное управление.

Особенности динамических режимов реверсивных преобразователей с совместным управлением.

Рисунок 3.50

Из-за неодинаковости перехода в ВР и в ИР в преобразователях с совместным управлением имеет место динамический уравнительный ток (см. рисунок 3.50).

На рисунке при Uу1 a2 = 120 0 эл., a1 = 60 0 эл., при Uу2 a1 = 120 0 эл., a2 = 60 0 эл. В ИР комплект переходит по синусоиде, а в ВР практически мгновенно. Это вызывает в еур нескомпенсированной площади S(+), которая вызывает бросок тока Iур дин > 2Iст др.

Для уменьшения Iур дин на входе СИФУ (на выходе системы регулирования) ставят фильтр с постоянной времени (5¸7)мс, который сглаживает скачки сигнала управления Uу. В этом случае переход в ВР затягивается, неодинаковость выравнивается и исключается причина, вызывающая Iур дин. Но при этом снижается быстродействие реверсивного преобразователя в целом.

— при совместном согласованном управлении отсутствует зона ПТ, внешние характеристики линейны и однозначны регулировочные;

— при совместном несогласованном управлении меньшее значение Iур, меньше габариты уравнительных реакторов.

— наличие Iур и уравнительных реакторов в силовой цепи;

— невозможно предельное использование преобразователей по установленной мощности (из-за связи amin = p–amax).

Область применения – ЭП с малой и средней мощностью, где требуется быстродействие.

Источник



Тиристорный преобразователь постоянного тока

Для выравнивания переменного тока в постоянный требуется использование специальных устройств. Тиристорный преобразователь частоты для индукционного нагрева применяется в различных областях промышленности для регулирования напряжения и прочих параметров электрической энергии.

Принцип работы и конструкция

Для преобразования нагрузки может использоваться тиристорный или транзисторный высоковольтный преобразователь на базе IGBT. Тиристорный частотный преобразователь (ТП, ТПР или ТПЧ) – это электрическое устройство для преобразования переменного тока в постоянный, регулирования его уровня и прочих характеристик. С его помощью можно уравнивать различные параметры электрических редукторов: скорость вращения в момент пуска, угол и прочие.

Фото — тиристорный уравнитель

Тиристорный преобразователь применяется для двигателя постоянного тока (ДПТ) вместе с системой автоматического регулирования (FR A700 в Mitsubishi Electric, Siemens Simoreg DC Master, Omron Yaskawa). Он имеет очень широкую область применения благодаря своим достоинствам:

  1. Высокий показатель КПД – до 95 % (к примеру, у модели ПН-500);
  2. Широкий спектр контроля. Его можно использовать для двигателя с мощностью от десятых киловатта до нескольких мегакиловатт;
  3. Способность выдерживать сильные импульсные нагрузки при включении электродвигателя в сеть;
  4. Высокие показатели надежности и долговечности;
  5. Точность в работе.

Но у такой системы есть определенные недостатки. В первую очередь – это низкий коэффициент мощности, который проявляется при глубоком регулировании производственных процессов. Компенсировать его можно при помощи дополнительных устройств. Кроме этого, мощный преобразователь вызывает помехи в электрической сети, что сказывается на работе чувствительного электро- и радиооборудования.

  1. Трансформатор или реактор;
  2. Выпрямительные блоки;
  3. Дополнительный реактор, сглаживающий преобразование;
  4. Система защиты оборудования от перенапряжений.

Большинство современных преобразователей подключаются к трансформатору через реактор. Трансформатор в этой схеме является согласующим звеном между входящим и выходным напряжением, он уравновешивает разницу между ними. Помимо него, электросхема также включает в себя специальный сглаживающий реактор. Этот прибор необходим для нейтрализации определенных пульсаций, возникающих при выпрямлении и изменении типа тока. Но система не всегда включает в себя реактор, т. к. при достаточной индуктивности асинхронного двигателя в нем нет необходимости.

Агрегат пропускает через автономный инвертор (расположенный во входящем звене) первичную нагрузку. Они попадают в выпрямляющие блоки, установленные в выходном звене. Для подключения других индукционных потребителей используются специальные шины, которые помогают выравнивать питание в целой группе устройств.

Такой преобразователь бывает низкочастотный и высокочастотный. В зависимости от потребных частот и имеющихся параметров электричества подбирается нужная модель. Нужно отметить, что в станках, где используется трехфазный ток, применяется другой тип подключения. Однофазный переносит воздействия и преобразования, в то время как на преобразовании трехфазного тока теряется КПД.

преобразовательный пункт

Фото — преобразовательный пункт

Система используется в плавке металлов, сварочных работах, контроле кранового механизма и многих других производственных и технологических процессах. Применение такого принципа работы позволяет реализовать систему генератор-двигатель без использования генератора. Благодаря этому производится широкая регулировка частот вращения шпинделя даже на самых малых скоростях, настраиваются механические и другие характеристики электропривода и прочие параметры.

Разработка

Электрическая схема тиристорный преобразователь-двигатель (к примеру, КТЭ) для плавного переключения может быть двух видов:

  1. Однофазной;
  2. Многофазной.

В зависимости от типа исполнения варьируются соотношения расчетных единиц и принципы работы преобразователя.

нулевая схема трехфазного преобразованияФото — нулевая схема трехфазного преобразования

На этом чертеже схематически показано изменение электрической энергии при работе тиристорного преобразователя в режиме выпрямителя и инвертора. В то же время, для мостовой схемы можно сделать такую же диаграмму, но только состоящую из двух нулевых. Именно она наиболее часто используется при проектировании преобразователя для станочного оборудования. Это происходит из-за того, что исходное фазовое напряжение в ней в два раза превышает фазовой напряжение (Udo) в нулевой схеме работы.

питание

Фото — питание

Однофазная схема используется для контроля питания и работы привода машин с высоким индуктивным сопротивлением. Она работает в пределах мощности от 10 кВт до 20, намного реже – при больших мощностях. К примеру, подойдет для электрической печи, домашнего станка.

однолинейная схема

Фото — однолинейная схема

Трехфазная используется для оборудования, где требуется от 20 кВт для работы. К примеру, для синхронных приводов, двигателя крана и экскаватора. Еще одной популярной многофазной схемой контроля является шестифазная (Кемрон). Её проект предусматривает использование в конструкции уравнительного реактора, который направлен на контроль низкого напряжения и высокого тока. Этот силовой электрический прибор пропускает и преобразовывает электрическую энергию параллельным путем, а не последовательным (как большая часть аналогичных устройств). Его более сложно разработать своими руками, но степень надежности и эффективности значительно больше, нежели у однофазного тиристорного преобразователя. Но такой реверсивный контроллер имеет серьезный недостаток – его КПД менее 70 %.

Своими руками можно сделать собственный преобразователь, но многое зависит от используемой базы. Внизу дана схема, разработанная на основе Micro-Cap 9. Главной особенностью этой модели является необходимость в совместном моделировании различных узлов.

Схема тиристорного уравнителя

Фото — Схема тиристорного уравнителя

Видео: как работают тиристорные преобразователи

Техническое описание и обзор цен

Характеристики тиристорных преобразователей зависят от типа их исполнения и функциональных особенностей.

Параметры ТПЧ 320 800
Выходная мощность, кВт 320 800
Максимальная полная мощность, кВ-А 640 1250
Частота, Гц 50 50
Входящее напряжение, В 380 500
Максимальный ток, А 630 1000
КПД, % 94 94
Выходное напряжение, В 800 1000
Номинальный ток, А 400
Максимальный ток, А 800
Входящее напряжение, В 460
Габаритные размеры, мм 800x775x1637

ЭПУ-1-1-3447Е УХЛ4 (производитель заявляет, что этот преобразователь может работать в сложных условиях, повышенной пыльности и влажности):

Номинальный ток, А 25
Максимальный ток, А 100
Входящее напряжение, В 380

Но тиристорные преобразователи продаются не только по одной единице, но и в виде выпрямляющих комплексов (КТЭУ). Если единичный уравнитель при поломке нуждается в полном ремонте или демонтаже, то у комплекса производится замена вышедшего из строя оборудования. Такие системы используются как в приводах станков, так и в ЭКТ (комплектных тиристорных электроприводах).

Рассмотрим, какова цена тиристорного преобразователя ABB DCS400:

Город Цена, у. е.
Москва 100
Санкт-Петербург 100
Челябинск 95
Воронеж 98
Самара 95
Новосибирск 95
Ростов-на-Дону 98

Купить устройство можно в любом магазине электрических товаров, прайс-лист зависит от характеристик и типа исполнения.

Источник

РЕВЕРСИВНЫЕ ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Изменение направления тока в нагрузке, необходимое на практике (например, реверсивный электропривод), может быть осуществлено без применения переключающих ап­паратов. Для этого достаточно иметь два комплекта вентилей тиристорных преобразователей (ТП), каждый из которых обеспечивает протекание тока только в одном направ­лении.

Все существующие схемы реверсивных ТП можно раз­делить на два класса: встречно-параллельные и пере­крестные.

Наибольшее распространение в трехфазных мостовых схемах выпрямления получила встречно-параллельная схема соединения комплектов вентилей, так как в ней используется более простой двухобмоточный трансформатор и, кроме того, она допускает применение бестрансформаторного питания вентильных комплектов непосредственно от сети трехфазного тока.

В перекрестной схеме обязательным является трансформатор Тр с двумя комплектами вторичных обмоток, что ведет к усложнению конструкции, увеличению габарит­ной мощности и удорожанию трансформатора.

В зависимости от полярности напряжения на нагрузке Н и направления тока в ней в реверсивном ТП возможны сле­дующие режимы:

1. Напряжение и ток в нагрузке совпадают и имеют пря­мое направление — первый комплект вентилей УВ1 работает в выпрямительном режиме. При этом угол управления α1 у вентилей этого комплекта 0

Эти требования выполняются, если равны постоянные со­ставляющие напряжений комплекта, работающего в выпрямительном либо в инверторном режиме, и другого комплекта, через который в данный момент времени ток нагрузки не проходит и управление которым подготовлено соответственно к инверторному или выпрямительном режиму.

В случае, когда управляющие импульсы подаются одно­временно на вентили обоих комплектов ТП, а углы управле­ния соответствуют приведенным выше равенствам, управле­ние называется согласованным.

Рис. 21. Регулировочная характеристика реверсивного преобразователя

Для обеспечения такой связи между углами α1 и α2 необ­ходимо, чтобы характеристики вход-выход систем импульсно-фазового управления (СИФУ) обоими комплекта­ми вентилей были зеркально подобными. Для управления ТП чаще всего используются системы управления с арккосинусоидальной характеристикой , при которой результирующая регулировочная характеристика ТП получается линейной во всем диапазоне регулиро­вания.

Несмотря на равенство средних значений напряжений при согласованном управлении имеет место разность мгно­венных значений выходных напряжений комплектов венти­лей ТП. Причиной этого являются пульсации выходных на­пряжений комплектов вентилей. Под действием разности мгновенных напряжений через вентили и обмотки транс­форматора, минуя цепь нагрузки, протекает уравнительный ток iур (см. рис. 20). Помимо дополнительных потерь в эле­ментах схемы, уравнительный ток в переходных режимах может привести к аварийным отключениям схемы. Для огра­ничения уравнительного тока в цепь вентильных комплектов включают ограничительные реакторы ОР1 и ОР2.

Рис. 22. Функциональная схема управления преобразователем, питающим якорную цепь электродвигателя

Полное устранение уравнительного тока может быть полу­чено при раздельном управлении комплектами вентилей. Оно заключается в снятии управляющих импульсов с вентилей того комплекта, который в данный момент не проводит ток. В этом случае один из комплектов вентилей всегда заперт и контур для протекания уравнительного тока отсутствует. Бла­годаря этому из схемы можно исключить ограничивающие реакторы и полностью использовать установленную мощ­ность ТП, так как выпрямительный комплект можно откры­вать с нулевым углом управления. Однако при этом усложня­ется система управления ТП, так как приходится вводить в систему датчики тока комплектов вентилей УВ1 и УВ2 либо датчик тока нагрузки ДТ (рис. 22). При спаде тока, проте­кающего через работающий комплект вентилей, либо тока определенного направления в нагрузке до достаточно малого значения, логическим устройством ЛУ вырабатываются ко­манды, управляющие ключами К1 и К2. Последние снимают управляющие импульсы, например, с системы управления СУ1, и подают импульсы на систему управления СУ2 другого комплекта вентилей ТП.

При совместном управлении суммарная нагрузка преобра­зователей может значительно превышать полезную нагрузку на выходе из-за наличия уравнительных токов. Однако эти же токи позволяют обеспечивать непрерывное плавное управление при малом токе нагрузки или при его отсутствии. Данные обстоятельства обусловливают целесообразность объединения в одной системе принципов раздельного и со­вместного управления. В данной комплексной системе управ­ления двухкомплектный преобразователь преимущественно работает в режиме раздельного управления. Однако при уменьшении тока нагрузки ниже определенного уровня обес­печивается режим совместного управления с уравнительными токами, позволяющий осуществлять плавное и непрерывное регулирование при прерывистом токе якоря.

В комплексной системе управления двухкомплектным преобразователем уравнительные токи протекают лишь при малых токах нагрузки, поэтому габариты реактора невелики. При больших нагрузках, когда работает один комплект пре­образователя и отсутствуют уравнительные токи, магнитопровод реактора насыщается, и он практически не оказыва­ет влияние на работу электропривода.

Источник

Читайте также:  Как проверить микросхему стабилизатор напряжения

Электрика и электроника © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Adblock
detector