Тиристорный преобразователь для двигателей постоянного тока

Выпрямленная ЭДС тиристорного выпрямителя:

; ,

где: E2 – действующее значение фазной ЭДС вторичной обмотки; g = 1 – нулевая схема; g = 2 – мостовая схема.

Для нулевой трехфазной схемы Ed0 = 1,17Е2 , для мостовой трехфазной Еd0 = 2,34Е2.

Для СИФУ с синусоидальным опорным напряжением (электроприводы КТЭУ, ЭКТ) , КТП = Еd0/Uун .

Для СИФУ с линейным пилообразным опорным напряжением (электроприводы КТЭ, ТПП, ЭПУ1, ТЕР):

,

где UУН = 10 В, КТП = 0,157 Еd0

Тиристорный преобразователь, как элемент САР - существенно нелинейное дискретно работающее звено [22, 26]. Отметим основные особенности ТП:

1. Регулировочная характеристика Ud=f(UУ) при пилообразном опорном напряжении нелинейна (рис. 5.8.):

2. ТП управляется дискретно с периодом

(для мостовых схем).

3. ТП – это полууправляемый элемент. Очередной тиристор открывается при подаче на него управляющего импульса и потенциале на аноде, больше, чем на аноде работающего тиристора. Закрывается тиристор только при подаче на «анод-катод» отрицательного запирающего напряжения. Поэтому преобразователь переходит из выпрямительного в инверторный режим по синусоиде сети, обратно - сразу ( рис. 5.9 ).

4. В режиме прерывистого тока ТП меняет свою структуру:

4.1 . Индуктивность якорной цепи можно считать равной нулю, так как в среднем за период дискретности не происходит изменения электромагнитной энергии (сколько энергии запасается, столько и отдается)

4.2 . Эквивалентное активное сопротивление якорной цепи увеличивается, если не применяется реверсивный преобразователь со сканирующей логикой (рис. 5.10 ).

4.3 . Пропорциональная часть ПИ - РТ в режиме прерывистых токов не работает так как в момент формирования очередного импульса управления (отсчета угла a) тока якоря нет.

5. Временная задержка при переключении группы вентилей реверсивного преобразователя с раздельным управлением характеризуется как чистое запаздывание в пределах (0,5 ¸ 0,7мс).

6. Регулировочные характеристики реверсивных преобразователей имеют зону нечувствительности при переключении групп вентилей (см. рис. 5.10).

7. На вход СИФУ с датчиков тока, скорости и других источников поступают сигналы, имеющие импульсные помехи различной частоты.

Влияние дискретности и полууправляемости наиболее подробно рассмотрено в работах [22], [26]. Это влияние можно испытать практически. Если плавно повышать коэффициент усиления РТ, то вначале контур тока переходит в режим автоколебаний с малой частотой (субгармонические колебания). Затем при в контуре устанавливаются автоколебания с частотой, равной половине частоты дискретности работы тиристорного преобразователя. Реально дискретность работы можно учесть как среднестатистическое запаздывание на половину периода дискретности, затем запаздывание представить инерционным звеном:

, где τ = 0,0016 с.

Ошибка в такой замене наблюдается только правее частоты . На частоте ошибка составляет всего 1,5 дб по ЛАЧХ и 12 ° по ЛФЧХ.

Рис. 5.8. Нелинейность регулировочной характеристики ТП        Рис. 5.10. Нелинейность ТП в зоне прерывистых токов

Рис. 5.9. Полууправляемость ТП

Учитывая сильное влияние на ТП импульсных помех, на входе СИФУ устанавливают апериодический фильтр с постоянной времени Тф = 0,003 ÷ 0,005с В этом случае влияние дискретности и полууправляемости можно не учитывать.

Нелинейность регулировочной характеристики может быть скомпенсирована применением на входе СИФУ нелинейности с обратной характеристикой.

В режиме прерывистого тока нередко параметры регулятора тока перестраиваются, используя адаптивный регулятор тока. Иногда пропорциональная часть регулятора вообще отключается или коэффициент пропорциональной части увеличивается обратно пропорционально величине тока якоря.

В некоторых случаях в ТП используется дополнительный внутренний контур напряжения, подчиненный контуру тока.

Практический опыт показал допустимость представления тиристорного преобразователя апериодическим звеном с постоянной времени Ттп = 0,005 ÷ 0,01 с (в зависимости от требований к быстродействию).