Реферат Система импульсно-фазового управления
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Системаимпульсно-фазового управления формирует для управления тиристорами сдвоенные прямоугольные импульсы, фаза которых относительно силового напряжения на тиристорах изменяется пропорционально напряжению, поступающему на управляющий орган СИФУ. Функциональная схема СИФУ приведена на рис. 4.31 и включает в себя следующие узлы:
— источник синхронизирующего напряжения (ИСН);
— три идентичных формирователя импульсов (ФИ);
— управляющий орган (УО);
— шесть усилителей импульсов (УИ);
— двенадцать импульсных трансформаторов (ИТ).
В качестве ИСН используется вторичная обмотка W3 трансформатора T1 питания и синхронизации преобразователя. При соединении силового трансформатора по схеме Y/Y напряжения синхронизации совпадают по фазе с силовыми напряжениями одноименных фаз на тиристорах.
Каждый ФИ синхронизирован со своей фазой и формирует импульсы управления двумя противофазными тиристорами этой фазы, т. е. импульсы противофазных каналов каждого ФИ (а и
На усилителях импульсов, кроме усиления по мощности, осуществляется сдваивание импульсов для управления тиристорами. Для этого на второй вход заводятся импульсы с того канала формирователей импульсов, где имеется отставание их на 80 эл. град, от импульсов на первом входе УИ. Временная диаграмма формирования сдвоенных импульсов приведена на рис. 4.32. Сдвоенные импульсы с выхода каждого УИ поступают одновременно на два ИТ принадлежащих разным комплектам тиристоров.
Однако передача импульсов на тиристор тем или иным импульсным трансформатором определяется состоянием ключей В1 и Н1. Принципиальная схема УИ и двух относящихся к нему ИТ канала «а» приведена на рис. 4.33. В исходном состоянии транзисторы V69, V75 заперты положительным смещением на базу через цепочку R
93,
V
58,
V
57. С появлением на входах a или
Резисторы R1 служат для ограничения тока в цепи первичной обмотки ИТ в аварийном (установившемся) режиме. Диоды V
1.2 предотвращают перенапряжения на коллекторах транзисторов V
69,
V
75,
V
25,
V
26 при их закрывании. Диоды V1.1 предназначены для защиты ИТ от помехи в виде импульсного падения напряжения на ключах V
25 и V
26 в открытом состоянии.
Принципиальная схема формирователя импульсов приведена на рис. 4.34 и включает в себя следующие узлы: фильтр Ф, пороговые элементы ПЭ1 и ПЭ2, формирователь синхронизирующих импульсов F, генератор пилообразного напряжении ГПН, нуль-орган НО, RS-триггер Т, формирователь длительности импульсов ФДИ. Временные диаграммы сигналов на выходах названных узлов приведены на рис. 4.35.
Фильтр осуществляет сдвиг синхронизирующего напряжения на угол 30 эл. град, совмещая тем самым начало зоны разрешения выдачи импульса на тиристор с точкой естественной коммутации силового напряжения на тиристорах. Выходное напряжение фильтра с помощью пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2 преобразуется в две противофазные последовательности прямоугольных импульсов.
Величина порога (зоны нечувствительности) определяется падением напряжения на переходах база — эмиттер транзисторов V
1 и V
2. Длительность импульса единичного уровня (около 176 эл. град) определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов на соответствующий тиристор. В промежуток времени перекрытия импульсов нулевого уровня на входах Д1.3, Д1.4 на выходе F формируется синхроимпульс единичного уровня длительностью около 8 эл. град. Этот импульс открывает транзистор V
8, осуществляющий разряд интегрирующей емкости С3 до нулевого напряжения. После исчезновения синхроимпульса напряжение на выходе ГПН начинает линейно возрастать от 0 до 10 вольт за счет подачи на инвертирующий вход усилителя А1 напряжения -15В через резисторы R11, R13. Уровень возрастания выходного напряжения ГПН до прихода очередного синхроимпульса может изменяться сменным резистором R11.
Момент равенства по абсолютной величине разнополярных напряжений ГПН и УИ фиксирует нуль орган, выполненный на операционном усилителе А2, полярность выходного напряжения которого в этот момент меняется с положительной на отрицательную. Триггер Т воспринимает отрицательное выходное напряжение А2 как логический сигнал нулевого уровня, изменяя при этом свое состояние, соответствующее изменению логического сигнала на выходе Д2.2 с единичного уровня на нулевой. Появление на входе ФДИ нулевого сигнала приводит к разряду конденсатора С2 по цепи R14, выход Д2.2, V7. Во время разряда, определяемого элементами R14, С2 на диоде V7 создается падение напряжения, запирающее транзистор V6. В этот момент на входах микросхем Д1.2, Д2.3, Д1.1 появляется сигнал единичного уровня. Прохождение импульса ФДИ в канал a или
После того как сформировался управляющий импульс, триггер Т ждет прихода очередного синхроимпульса, чтобы вернуться в исходное состояние и быть подготовленным к формированию следующего управляющего импульса. Установка триггера в исходное состояние возможна только при одновременном наличии на входах триггера сигнала единичного уровня от НО на входе Д2.1 и сигнала нулевого уровня на каком-либо из входов микросхемы Д2.2. Во время стационарной работы комплектов тиристоров триггер Т устанавливается в исходное состояние проинвертированными синхроимпульсами, поступающими с выхода микросхемы Д2.4,и, таким образом, в начале каждого полупериода синхронизирующего напряжения становится готовым для формирования следующего управляющего импульса.
Кроме того, триггер Т может подготавливаться к выдаче управляющего импульса сигналом нулевого уровня Uр поступающим от устройства логики. Время существования сигнала Uр нулевого уровня определяется элементом выдержки времени в УЛ и составляет около 1 мс. Если за это время на второй вход триггера Т поступит сигнал единичного уровня от НО, то триггер перебросится в исходное состояние и будет готов к повторной выдаче импульса.
Управляющий орган СИФУ служит для ограничения минимального н максимального углов регулирования, а также для установки начального угла регулирования, т.е. формирует регулировочную характеристику СИФУ α=f(Uвх) (рис. 4.22). Принципиальная схема УО СИФУ приведена на рис. 4.23. Реализация функции ограничении углов αмин и αмакс осуществляется путем включения в обратную связь операционного усилители А5 транзистора V
15, а установка начального угла регулирования производится подачей напряжения смещения на вход усилителя А5 от делителя R41, R42.
Сигнал, поступающий с УО на нуль-орган СИФУ, снимается с резистора R48 в эмиттерной цепи транзистора. В линейном режиме работы потенциал инвертирующего входа операционного усилителя А5 практически равен нулю, поэтому напряжение Uэ поступающее на НО СИФУ, равно падению напряжения на резисторе R48.
Коэффициент передачи подобной схемы определяется так же, как у обычного инвертирующего усилителя, т.е. из соотношения равенства токов на инвертирующем входе. Например, коэффициент передачи схемы по напряжению UвхК=Uэ/Uвх= -R48/R45.
Отличие схемы с транзистором в цепи обратной связи заключается в том, что ток в цепь резистора R48 поступает в основном через переход эмиттер-коллектор транзистора (Iос=Iб) от источника напряжения -15 В. В этом случае выходной ток усилителя, как равный току базы транзистора, в β раз меньше тока обратной связи. Усилитель А5 автоматически формирует такое выходное напряжение, при котором обеспечивается равенство токов на инвертирующем входе. При этом неважно, какой величины достигнет выходное напряжение (естественно до уровня насыщения), поскольку полезный сигнал снимается с резистора R48.
Система пмпульсно-фазового управления.
Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения в последовательность управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплектов.
функциональная схема СИФУ изображена на рис.7.1.
СИФУ состоит из следующих основных узлов:
источника синхронизирующего напряжения - ИСН;
формирователей импульсов - ФИ1.. .ФИЗ;
управляющего органа - УО;
усилителей импульсов - УИ;
вводных устройств - ВУ (импульсных трансформаторов) - для преобразователей на токи 25+630 А.
Формирователь импульсов (ФИ) состоит, в свою очередь, из следующих узлов:
фильтра (Ф) на элементах R1, R2, С1, двухпороговых элементов (ПЭ1, ПЭ2) на транзисторах V1... V4;
формирователя синхронизирующих импульсов (ФСИ) на микросхеме Д1;
генератора пилообразного напряжения (ГПН) на элементах V6. С2, А1.1;
нуль-органа (НО) на микросхеме А1.2;
RS-триггера (Т) на микросхеме Д2;
формирователя длительности импульсов (ФДИ) на элементах
С4, V8.
Диаграмма работы СИФУ приведена на рис. 7.2, при этом по вертикальной оси даны диаграммы напряжений на элементах схемы, а в скобках указаны точки элементов (например К - коллектор и др.).
Схема работает следующим образом:
Синхронизирующее фазное напряжение, поступающее из ИСН сдвигается фильтром Ф на угол 30 эл. градусов. С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразуется в прямоугольные противофазные импульсы. Длительность импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов для двух тиристоров силового моста (анодной и катодной группы) одной и той же фазы сети.
При логическом сигнале «О» на выходах обоих пороговых элементов на выходе ФСИ формируется синхроимпульс (сигнал логической «I»), который осуществляет раздел емкости С2 ГПН через открывшийся транзистор V6. Напряжение ГПН начинает снова линейно нарастать от нуля до 10 В. Момент превышения напряжения ГПН над управляющим Uу, поступающим с выхода УО через резистор R14, фиксируется нуль-орган НО, который изменяет свое состояние с "I" на "О", и происходит переключение RS - триггера, вызывая появление на выходе ФДИ импульса, который совместно с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2 формирует управляющие импульсы на входах усилителей импульсов УИ "а" или УИ "х". Усилители импульсов собраны на транзисторах V9... V14, нагрузкой которых являются излучающие диоды оптронных тиристоров или вводные устройства ВУ при использовании обычных тиристоров (без оптронного входа).
Вводное устройство (ВУ) служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления и состоит из 12 импульсных трансформаторов, защитных диодов и резисторов. При отсутствии вводных устройств (управление оптронными тиристорами) вместо ВУ (рис.7.1) подключаются светодиоды оптронных тиристоров согласно приложению 13, рис.I.
Усилители импульсов имеют два входа: один для «своего» импульса, другой – для «чужого», поступающего с другого формирователя импульсов со сдвигом на 60 эл. градусов. Это необходимо для получения сдвоенных импульсов, обеспечивающих нормальную работу трехфазной мостовой схемы выпрямления.
Управляющий орган (УО) выполнен на микросхеме А2.2 и служит да согласования выхода канала регулирования с входами СИФУ, а также для установки углов αмин, αмакс, αнач. Начальный угол регулирования (αнач) устанавливается примерно 120 эл. градусов переменным резистором R26 при нулевых сигналах на входе УО. Угол αмин устанавливается резистором R40, угол αмакс - резистором R39.
Система импульсно-фазного управления.
Система импульсно-фазного управления (СИФУ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения в последовательность управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплектов.
Для трехфазных управляемых выпрямителей СИФУ включает в себя следующие узлы (рис. 2):
1) источник синхронизирующего напряжения ИСН;
2) три формирователя импульсов ФИ (на рис. 2 изображен один формирователь импульсов);
3) управляющий орган УО:
4) шесть усилителей импульсов УИ;
5) три вводных устройства ВУ для нереверсивного, шесть вводных устройств для реверсивного устройства.
Формирователь импульсов состоит, в свою очередь, из следующих узлов; фильтра Ф, двух пороговых элементов ПЭ, формирователя синхронизирующих импульсов ФСИ, генераторов пилообразного напряжения ГПН, нуль-органа НО, RS-триггера Т, формирователя длительности импульсов ФДИ.
Схема работает следующим образом.
Синхронизирующее фазное напряжение, поступающее из ИСН, сдвигается фильтром Ф на угол 30 эл. градусов. С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразуется соответственно в противофазные прямоугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов соответственно для фазы «а» и «х».
При сигнале «0» на выходах обоих пороговых элементов на выходе ФСИ формируется синхроимпульс (сигнал «I»), которым осуществляется разряд емкости ГПН до нуля. В момент исчезновения синхроимпульса напряжение на выходе ГПН начинает снова линейно нарастать от 0 до 10 В. Момент превышения напряжения ГПН над управляющим напряжением (которое подается от управляющего органа) фиксируется нуль - органом НО, который изменяет свое состояние с «1» на «0». При этом триггер Т переключается и на его выходе появляется сигнал «0», который вызывает появление на выходе ФДИ управляющего импульса. Этот импульс проходит на вход одного из усилителей (УИ «а» или УИ «х») в соответствии с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2.
После УИ импульс поступает на вводное устройство ВУ комплекта «Вперед» или «Назад». Триггер Т после появления «0» на выходе нуль-органа сохраняет свое состояние до тех пор, пока с ФСИ на другой его вход не поступит синхроимпульс, который подготавливает триггер для выдачи очередного управляющего импульса. Триггер Т может подготовиться к выдаче импульса также и сигналом с логического устройства (пропадание и последующее появление напряжения разрешения выдачи импульсов U
р).
Рассмотрим этот случай более подробно.
На рис. 3 изображен процесс реверса тока нагрузки в реверсивном устройстве.
До момента времени t1 работал комплект В с током iB. В момент времени t1 была подана команда на реверс тока. Разрешение на снятие управляющих импульсов с комплекта В и подачу их на комплект Н от логического устройства поступает после спадания тока до нуля, т. е. в момент t2. Одновременно с переключением импульсов осуществляется скачкообразное изменение управляющего напряжения Uy за счет изменения полярности выходного сигнала системы автоматического регулирования на вход управляющего органа СИФУ. Как видно из рис. 3, величина бестоковой паузы, если не осуществлять выдачу повторных импульсов, может достигать (1,5,.. 3) периодов дискретности выпрямителя, что обуславливает большие перерегулирования, а иногда может вызвать и автоколебания в замкнутой системе регулирования. Для исключения этого логическое устройство снимает с триггеров формирователей импульсов в СИФУ после спада тока iB до нуля напряжение Up и подготавливает тем самым эти триггеры к выдаче повторных импульсов, которые и выдаются в моменты времени t3 и t
4
, когда напряжение на выходе ГПН становится больше, чем новое значение управляющего напряжения.
Так как в нереверсивных однозонных и двухзонных электроприводах не требуется большое быстродействие, в их СИФУ, с целью упрощения, исключены триггеры, СИФУ, используемая в устройствах для двухзонного управления с нереверсивным якорным преобразователем, имеет некоторые особенности, а именно: формирователь импульсов возбудителя (ФИ4) (рис. 17) питается от генератора пилообразного напряжения, задействованного в ФИ1 якорного преобразователя, а входы распределителя импульсов ФИ4 подключены к пороговым элементам ФИ1 якорного преобразователя.
Усилитель импульсов
Усилитель импульсов УИ собран по схеме составного транзистора, нагрузкой которого является вводное устройство ВУ.
Усилитель импульсов имеет два входа: один для «своего» импульса, другой - для «чужого», идущего с другого формирователя импульсов. Это необходимо для получения сдваивания импульсов для трехфазной схемы выпрямления. Схема сдваивания импульсов изображена на рис. 2а.
Вводное устройство
Вводное устройство служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления и состоит из разделительного трансформатора, защитных и развязывающих диодов, а также резисторов (рис. 4а), один на которых ограничивает ток в первичной обмотке трансформатора н защищает таким образом от перегрузки усилители импульсов, а второй вместе с конденсатором шунтирует управляющий переход тиристора, повышая его помехоустойчивость.
Управляющий орган
Управляющий орган УО служит для согласования выхода систем регулирования с входами каналов фазосмешения СИФУ и для установки углов αmin, αmax, αн (рис. 2 6). Начальный угол регулирования αн устанавливается 120 эл. градусов переменным резистором R41 при нулевых сигналах на «Входе УО» и в контрольной точке 48 (выход триггера защиты).
Угол αmin устанавливается сменным резистором R50, величина которого определяется по формуле:
где Uпит - напряжение питания «-15 В»;
Uпм - амплитуда пилообразного напряжения в ГПН;
αmin - требуемый минимальный угол регулирования, эл. град.
При необходимости подачи управляющего сигнала непосредственно на СИФУ следует в регуляторе скорости закоротить конденсатор С1, а резистор R6 выбрать равным 2,7кОм. В этом случае коэффициент усиления усилителя А1 равен 1.
