Читайте также:
|
|
На рис. 1.83 представлена модель двухфазного нереверсивного ти_ ристорного преобразователя. Источник питания частотой 50 Гц AC Vol* tage Source обеспечивает амплитуду напряжения 100 В.
Выпрямление и регулирование выходного напряжения обеспечива_ ется тиристорным преобразователем Universal Bridge, который управляет_ ся системой импульсно_фазового управления SIFU. Нагрузка преобразо_ вателя активно_индуктивная – Series RLC Branch. Предусмотрена возмож_ ность подключения нулевого вентиля Diode. Результаты исследования отражаются на экране осциллографа Scope1 в виде четырёх диаграмм: се_ тевое напряжение Uab, сигнал управления тиристорами Pulse, выходное напряжение преобразователя (выпрямителя) Un и ток в нагрузке In. Схема модели системы импульсно_фазового управления (СИФУ) и временная диаграмма её работы показаны на рис. 1.84, 1.85.
Интегратор (см. рис. 1.84) устанавливается в исходное нулевое со_ стояние сигналом перехода синхронизирующего напряжения через ноль. За время половины периода питающего (синхронизирующего) напряжения выходное напряжение интегратора достигает 1 В, так как
коэффициент усиления блока Gain выбран равным двум. Далее, очеред_ ным переходом синхронизирующего напряжения через нуль, интегра_ тор устанавливается в исходное состояние и начинается очередной процесс линейного нарастания выходного напряжения на выходе (см. рис. 1.85). Так работает генератор пилообразного напряжения (ГПН). Однако, для обеспечения возможности ввода угла управления α (alfa) в градусах, выходное напряжение интегратора усиливается в180 раз (см. вторую диаграмму на рис. 1.85).
g | + | + | i | ||||
- | |||||||
AC Voltage Source | A | A | A | Series RLC Branch | ||||||||||||||||
B | B | B | - | |||||||||||||||||
C | C | |||||||||||||||||||
Three-Phase | Universal Bridge | |||||||||||||||||||
+ | Series RLC Branch | |||||||||||||||||||
v | ||||||||||||||||||||
- | ||||||||||||||||||||
f requency | c | |||||||||||||||||||
frequency | switch | Step | ||||||||||||||||||
switch | Breaker | |||||||||||||||||||
alf a | Diode | |||||||||||||||||||
alfa | Block | pulse | ||||||||||||||||||
+ | v | |||||||||||||||||||
Ua | - | |||||||||||||||||||
Ub | Scope1 | |||||||||||||||||||
SIFU | ||||||||||||||||||||
Рис. 1.83. Нереверсивный двухфазный тиристорный преобразователь (Fig 1_83) | ||||||||||||||||||||
1 | -K- | |||||||||||||||||||
frequency | ||||||||||||||||||||
Gain | s | Gain2 | ||||||||||||||||||
+ | v | |||||||||||||||||||
Ua | - | Hit | Integrator | |||||||||||||||||
Crossing | ||||||||||||||||||||
>= | ||||||||||||||||||||
Ub | Scope | |||||||||||||||||||
Relational | >= | AND | double | |||||||||||||||||
Operator1 | pulse | |||||||||||||||||||
switch | u[1]+u[2] | Relational | Logical | Data Type Conversion1 | ||||||||||||||||
Operator | AND | |||||||||||||||||||
Fcn | ||||||||||||||||||||
Operator | ||||||||||||||||||||
Logical | ||||||||||||||||||||
alfa | boolean | NOT | ||||||||||||||||||
Operator4 | ||||||||||||||||||||
Logical | ||||||||||||||||||||
Block | Operator1 | |||||||||||||||||||
boolean | NOT | AND | ||||||||||||||||||
Saturation | Logical | |||||||||||||||||||
Operator2 | Logical | |||||||||||||||||||
Operator3 | ||||||||||||||||||||
Рис. 1.84. Схема модели SIFU | ||||||||||||||||||||
Для формирования импульсного сигнала заданной длительности (ширины) switch используется логическая схема 3И (Logical Operator). На первый вход 3И подаётся результат временного сравнения суммар_ ного напряжения alfa и switch, а на второй – только напряжения alfa.
Причём напряжение ГПН, в отличии от первой схемы сравнения Rela* tional Operator1, подано на первый вход схемы сравнения Relational Ope* rator. Такая схема коммутации входов схем сравнения позволила ре_шить две задачи: получить фазовый сдвиг импульса управления и сфор_ мировать импульс необходимой длительности. На третий вход 3И через инвертор подаётся сигнал блокировки SIFU в виде напряжения в 1 В. На время блокировки все сигналы Pulse отсутствуют и преобразователь не управляется. На приведённых диаграммах (рис. 1.85) демонстриру_ ется процесс формирования угла управления α = 90.
Рис. 1.85. Временная диаграмма работы SIFU
На рис. 1.86 представлены временные диаграммы работы преобра_ зователя без диода (время 0...0,2 с) и с диодом (время 0,2...0,4 с).
Преобразователь управляется импульсными сигналами с фазовым сдвигом относительно питающего напряжения 90. При отсутствии венти_ ля с бесконечно большим значением индуктивности нагрузки выходное напряжение и ток нагрузки должны соответствовать нулевому значению. При выбранных параметрах нагрузки модели установлено, что ток преры_ вистый, с амплитудой около 2,5 А. ПротивоЭДС нагрузки «держит» тири_ сторы рабочей группы в открытом состоянии почти четверть периода, что приводит к минимальному среднему выпрямленному напряжению.
Увеличенный фрагмент диаграммы, иллюстрирующий режим ра_ боты без вентиля, показан на рис. 1.87. Согласно диаграмме тиристоры остаются открытыми в начале отрицательной полуволны питающего напряжения. Это не позволяет нарастать току нагрузки.
Рис. 1.86. Результаты моделирования работы преобразователя | ||||||
на активно*индуктивную нагрузку | ||||||
с углом α = 90 без нулевого вентиля и с ним | ||||||
Uab | ||||||
-50 | ||||||
-100 | ||||||
Pulse | ||||||
0.5 | ||||||
Un | ||||||
-50 | ||||||
-100 | ||||||
In | ||||||
-5 | 0.01 | 0.015 | 0.02 | 0.025 | 0.03 | |
0.005 | ||||||
Рис. 1.87. Фрагмент временной диаграммы работы без вентиля |
Вторая часть диаграммы на рис. 1.86 (работа с вентилем) иллю_ стрирует принципиально другой режим работы. Вентили рабочей груп_ пы тиристорного преобразователя включаются в работу с углом α = 90. При снижении текущего выпрямленного напряжения до нуля противо_ ЭДС нагрузки замыкается через вентиль, обеспечивая снижение тока в рабочей группе до нуля и закрытие тиристоров. Ток в паузе между кон_ цом полуволны питающего напряжения и следующим импульсом управления поддерживается энергией, запасённой в реактивном эл_ ементе нагрузки через нулевой вентиль. Как показано на рис. 1.86, с момента включения нулевого вентиля ток нагрузки стал нарастать до установившегося значения. Фрагмент в увеличенном масштабе пока_ зан на рис. 1.88. Ток в нагрузке непрерывный.
Uab | ||||||
-50 | ||||||
-100 | ||||||
Pulse | ||||||
0.5 | ||||||
Un | ||||||
-50 | ||||||
-100 | ||||||
In | ||||||
-5 | 0.22 | 0.225 | 0.23 | 0.235 | 0.24 | |
0.215 | ||||||
Рис. 1.88. Фрагмент временной диаграммы работы с вентилем |
На рис. 1.89 показана работа преобразователя без нулевого венти_ ля с различными углами управления: до момента времени 0,1 с задавал_ ся угол управления преобразователем 90, и далее – 30.
Ток нагрузки с минимального значения при угле управления 90, с подачей угла в 30, стал расти до установившегося значения с постоянной времени T = (L ист + L н)/(R ист + R н), где L ист и R ист – индуктивность и актив_ ное сопротивление источника питания; L н и R н – параметры нагрузки.
1)
2)
3)
4)
Рис. 1.89. Моделирование работы преобразователя без нулевого вентиля при мгновенном изменении угла управления с 90 на 30
Рис. 1.90. Влияние угла коммутации на выпрямленное напряжение
С увеличением тока нагрузки во времени амплитуда выпрямленно_ го напряжения уменьшается за счёт падения напряжения источника пи_ тания на активном сопротивлении источника. Кроме того, с ростом то_ ка нагрузки увеличивается угол коммутации, хорошо различимый на рис. 1.90. При подаче очередного импульса управления открывается закрытая пара тиристоров, при этом остаётся в открытом состоянии прежде работавшая группа. Включены обе рабочие группы тиристорно_ го преобразователя, источник питания закорочен накоротко, выходное напряжение равно нулю до тех пор, пока происходит процесс коммута_ ции: снижение тока работавшей группы до нуля и рост тока во включён_ ной группе до тока в нагрузке. В момент закрытия тиристоров работав_ шей группы происходит скачкообразный процесс увеличения текущего выпрямленного напряжения – процесс коммутации закончен.
Длительность процесса коммутации зависит от внутренней индук_ тивности источника питания и величины коммутируемого тока (тока нагрузки). На рис. 1.89 на третьей диаграмме этот процесс можно про_ следить.
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 139 | Нарушение авторских прав