Совместное управление комплектами тиристоров реверсивного

Выпрямителя

Функциональная схема электропривода с трехфазным нулевым реверсивным выпрямителем с совместным управлением приведена на рис. 32.

Рис. 2.32 Функциональная схема электропривода с

реверсивным выпрямителемс совместным управлением

При совместном управлении комплектами тиристоров открывающие импульсы подаются на оба комплекта (VS1…VS3 и VS4…VS6) в соответствии с их алгоритмом работы. При этом в зависимости от направления вращения двигателя один комплект работает в выпрямительном режиме, а другой – в инверторном. Ток якоря машины работающего в двигательном режиме проходит по комплекту, работающему в выпрямительном режиме. Если машина работает в генераторном (тормозном) режиме, то ток якоря проходит по комплекту, работающему в инверторном режиме. Система управления тиристорами выпрямителя содержит две СИФУ (СИФУ1 и СИФУ2) и аналоговый инвертор А1. Аналоговый инвертор А1 необходим для изменения полярности напряжения управления для СМФУ2 с целью формирования открывающих импульсов для одного из комплектов в зоне выпрямительного режима (α < 90°), а для второго – в зоне инверторного режима работы (α > 90°). Знак напряжения управления U_у определяет режим работы каждого из комплектов тиристоров.

Так как открывающие импульсы подаются на оба комплекта, то в схеме через два открытых тиристора (например, VS2 и VS6) образуется замкнутый контур двух фаз вторичной обмотки трансформатора TV1. В этом контуре действует сумма ЭДС двух фаз вторичной обмотки, которая носит название уравнительной ЭДС:

e_ур =e₁ + e₂,

где e₁, e₂ – мгновенные значения ЭДС комплектов VS1…VS3 и VS4…VS6 соответственно.

Уравнительная ЭДС e_ур создает уравнительный ток i_ур. По отношению к уравнительному току трансформатор находится в режиме короткого замыкания, и для его ограничения в силовую цепь включаются уравнительные реакторы L1 и L2. В качестве примера, показывающего наличие уравнительного тока, на рис. 33 представлены ЭДС e₁ и e₂, ЭДС уравнительного реактора e_ур и уравнительный ток i_ур.

Рис. 2.33 Временные диаграммы при совместном управлении

Помимо включения уравнительных реакторов ограничение уравнительного тока достигается путем согласованного управления комплектами, при котором постоянная составляющая уравнительной ЭДС E_ур равна нулю, т.е.

(2.24)

где E₁, E₂ – постоянные составляющие ЭДС e₁ и e₂ соответственно,

E₀ – постоянная составляющая выпрямленной ЭДС при α = 0,

α₁, α₂ – углы открывания комплектов VS1…VS3 и VS4…VS6.

Условие (2.24) выполняется, если α₁ + α₂ = π. Оно представляет собой условие согласованного управления комплектами тиристоров.

Совместное управление обладает следующими преимуществами:

- уравнительные токи обеспечивают проводящее состояние обоих комплектов независимо от силы тока нагрузки двигателя и, как следствие, линейность внешних характеристик выпрямителя и механических характеристик электропривода,

- высоким быстродействием благодаря постоянной готовности к реверсу тока, которая не связана с какими-либо переключениями в схеме.

Однако при совместном управлении необходима установка уравнительных реакторов, что увеличивает массу, габариты и стоимость электропривода. Прохождение уравнительного тока увеличивает нагрузку элементов силовой цепи и снижает КПД выпрямителя.

2.8.3 Электромеханические и механические характеристики системы «РВ-ДПТ» с совместным управлением

На основании эквивалентной электрической схемы силовой цепи рис.2.10 можно построить эквивалентную электрическую схему силовой цепи реверсивного электропривода с двумя комплектами тиристоров (Рис. 34)

Рис. 2.34 Эквивалентная электрическая схема силовой цепи электропривода

с реверсивным выпрямителем с совместным управлением

В реверсивном выпрямителе с совместным согласованным управлением отсутствует режим прерывистого тока, так как в каждый момент времени в силовой цепи проходит уравнительный ток. Вследствие этого электромеханические и механические характеристики линейны.

При работе комплекта тиристоров КТ1 в выпрямительном режиме двигатель работает в двигательном режиме и уравнения электромеханической и механической характеристик имеют вид:

,

.

При согласованном управлении

и уравнительный ток проходит по обоим комплектам, минуя цепь двигателя. Для перевода машины в тормозной режим угол α₁ увеличивается, α₂ – уменьшается, вызывая уменьшение ЭДС E₁ и E_2. Вследствие того что ЭДС E_я становится больше E₁ и E₂, ток якоря I_яв спадает до нуля и начинает проходить в обратном направлении I_ян по комплекту КТ2, обеспечивая торможение машины.

Для тормозного режима запишем уравнение Кирхгофа согласно схеме рис.34:

или

(2.25)

Из уравнения (2.25) уравнение электромеханической и механической характеристики для тормозного режима:

,

.

На рис. 35 представлены электромеханические и механические характеристики реверсивного электропривода с совместным согласованным управлением.

Рассмотрим режимы работы системы электропривода в четырех квадрантах плоскости (ω_ср, I_я). В начальный момент времени двигатель работает с положительной скоростью ω_ср1 и током I_я1 в I квадранте (двигательный режим Д) на характеристике с углом α₃. Комплект КТ1 в режиме выпрямителя В1. При уменьшении сигнала задания угол α увеличивается от α₃ до α₃', ток I_яв падает до нуля и машина переходит во II квадрант. Под действием ЭДС якоря по якорю начинает протекать ток I_я2 в обратном направлении, обеспечивая рекуперативное торможение с возвратом энергии в сеть через комплект КТ2 (инверторный режим И2). Если сигнал задания меняет знак двигатель после достижения скорости ω_ср = 0 начинает разгоняться в обратную сторону, достигая заданного значения скорости ω_ср2 на характеристике с углом α₄. Комплект КТ2 переходит в выпрямительный режим В2, двигатель – в двигательный (квадрант III) При увеличении угла α₄ до α₄' ток якоря падает до нуля и под действием ЭДС начинает протекать в обратном направлении по комплекту КТ1 (инверторный режим И1), обеспечивая рекуперативное торможение с возвратом энергии в сеть. Если сигнал задания меняет знак двигатель после достижения скорости ω_ср = 0 начинает разгоняться в обратную сторону, достигая заданного значения ω_ср3 на характеристике с углом α₂ (квадрант I).