Проектирование двухкомплектного реверсионного тиристорного преобразовательного

alt="Проектирование двухкомплектного реверсионного тиристорного преобразовательного" width="247" height="50" align="BOTTOM" border="0" />(49)

Где ;

nг – число групп вентилей; для трёхфазной мостовой схемы nг = 2.

Напряжение на холостом ходу в идеальном выпрямителе в непрерывном режиме:

(50)

Тогда граничный ток определяется формулой:

(51)

Где XΣ = nг.Xa + Xd – суммарное индуктивное сопротивление в цепи преобразователя.

Уравнение внешней характеристики в непрерывном режиме:

(52)

Тогда при Id = Id гр = 2,66 А,

при Id = IУ = 68 А,

По двум точкам строим внешние характеристики в прерывистом и непрерывном режиме.

Уравнение ограничительной характеристики:

(53)

Где δmin – минимально допустимый угол выключения; принимаем δmin = 15°.

Тогда при Id = 0,

при Id = IУ = 68 А,

Характеристики построенные приближенным методом практически совпадают с характеристиками, полученными с помощью ЭЦВМ. Можно сделать вывод, что приближенный метод пригоден для расчёта и активное сопротивление мало влияет на вид внешних характеристик.

6. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Внешние характеристики построены для разных углов в режимах прерывистого и непрерывного тока (рис. 5, 6). Для наглядности характеристики в прерывистом и непрерывном режиме построены в разных масштабах. На графиках видно, что чем больше угол управления, тем ниже идёт характеристика.

Ограничительная характеристика (рис. 5, 6) также, как и внешние, построена для одного комплекта двухкомплектного преобразователя (комплекта «Вперёд»). Она представляет собой прямую и ограничивает область устойчивой работы преобразователя. Энергетические характеристики для КПД, коэффициента мощности χ, коэффициента несинусоидальности тока υ, cos(φ) в функции тока построены на общем графике для угла α (рис. 10), соответствующего номинальному напряжению на двигателе при токе IУ. Энергетические характеристики для этих же показателей в функции напряжения строятся при постоянном токе IУ.Из графика зависимости η = f(I) при разных углах управления (рис. 9) видно, что при угле управления α = 87,4 град. эл. и токе I=Iу=68 А КПД спадает до нуля, так как при этих условиях напряжение на двигателе равно нулю, то есть полезная мощность равна нулю. При токе I > Iу КПД остается равной нулю, так как потребляемая мощность положительная, а напряжение на двигателе отрицательное. При углах управления α = 33 град. эл. и α = 137,9 град. эл., обеспечивающих напряжение ±220 В, графики КПД в инверторном и выпрямительном режимах совпадают. Аналогично, практически совпадают графики КПД при углах управления α = 63,7 град. эл. и α = 110,3 град. эл., но проходят ниже предыдущих. Кроме того, графики КПД в некоторой точке достигает максимального значения, а затем несколько спадают.Из графиков зависимостей υ = f(I), χ = f(I), cos φ = f(I) видно, что с увеличением тока значения функций χ = f(I) и cos φ = f(I) уменьшаются, а υ = f(I) увеличиваются. При I = const и увеличения модуля напряжения cos φ и χ возрастают, а υ не изменяется.

Из графика зависимости η = f(U) при I = const (рис. 11) видно, что при переходе из инверторного режима в выпрямительный, КПД равен нулю.

Регулировочные характеристики преобразователя вместе с системой управления U = f(Uупр) построены для различных напряжений смещения Uсм (рис. 12–16). При Uсм=0 угол согласования a0 = 90 град. эл., поэтому в режиме непрерывного тока характеристики комплектов практически совпадают, что обеспечивает высокое качество регулирования. Однако, в режиме прерывистого тока характеристики неоднозначны. При увеличении Uсм растёт α0 и характеристики комплектов расходятся, затягивается время переключения и качество регулирования уменьшается. Поэтому угол начального согласования нужно выбирать из компромиссных соображений. В системах с повышенными требованиями к качеству регулирования устанавливают a0 = 95…100°,а в массовом электроприводе a0 = 105…115°. Поэтому выбираем a0 = 110°.

7. ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ

Построение временных диаграмм производится при номинальном напряжении сети для угла α = 63,7 град. эл, обеспечивающего при токе IУ напряжение на нагрузке, равное 110 В. Этот угол определён при расчете внешних характеристик.

Угол коммутации:

,(54)

На диаграммах фазных ЭДС за нуль принят потенциал нуля трансформатора. На диаграммы наносятся ординаты, соответствующие углам α и β для анодной и катодной групп вентилей. На участке коммутации вторичное напряжение идёт по кривой, делящей ординаты между фазными ЭДС, участвующими в коммутации, пополам.

При построении диаграммы выпрямленного напряжения за нуль принят потенциал общего анода.

При построении токов принимается, что Ld = ∞ и межкоммутационные участки горизонтальны.

При построении напряжения на вентиле потенциал общего катода принимается равным нулю.

Рисунок 5. Внешние и ограничительная характеристики, построенные с помощью ЭВМ и полученные приближенным расчетом

Рисунок 6. Внешние и ограничительная характеристики, построенные с помощью ЭВМ в большем масштабе по току и приближенная внешняя характеристика в области прерывистого тока

Рисунок 7. Регулировочные характеристики преобразователя U = f(α), полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 8. Регулировочные характеристики преобразователя U = f(Uупр), полученные с помощью ЭВМ (при Uсм = 0)

Рисунок 9. Энергетические характеристики преобразователя η = f(Id) для разных заданных напряжений, полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 10. Энергетические характеристики при изменении тока нагрузки, полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 11. Энергетические характеристики при регулировании напряжения на якоре двигателя, полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 12. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(Uупр) при Uсм=0 В

Рисунок 13. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(Uупр) при Uсм=0,5 В

Рисунок 14. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(Uупр) при Uсм=1 В

Рисунок 15. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(Uупр) при Uсм= -0,5 В

Рисунок 16. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(Uупр) при Uсм= -1 В

ЛИТЕРАТУРА

1. Гельман М. В. Проектирование тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока. Учебное пособие. –Челябинск: ЧГТУ, 1996.–91 с.

2. Гельман М. В. Альбом схем по преобразовательной технике. –Челябинск: ЧПИ, 1992.–60 с.

3. Чебовский О. Г. Моисеев Л. Г. Недошивин Р. П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. –М.: Энергоатомиздат, 1985, -401 с.

4. Предохранители плавкие серии ПП57: Каталог 07.04.07 – 84. Электротехника СССР. –М.: Информэлектро,1985. -12 с.