98 Глава 1. Системы, работающие в режиме пуска, торможения и реверса

коэффициентом использования мощности, потребляемой от источ инка питания. Кольцевой коммутатор представляет собой маломощный инвертор на гнрнсторач Т-Т (рис. 1.31), нагруженный на конденсаторы Ci -С,. На выходе коммутатора получаются импульсы Vn для управления главными вентилями выпрямителя, которые снимаются со вторичных обмоток импульсных траисфо])-маторов ИТ,-ИТо, включенных в анодные цепи тиристоров Т -Tg коммутатора.

§ 1.11. Фазовое управление вентильными преобразователями

Рис. 1.31. Кольцевой коммутатор.

Чтобы подготовить кольцево!! коммутатор к работе, необходимо намагнитить в положительном направлении (установить в состояние 1) ферритовын сердечник /. в то время как все остальные сердечники -VI должны быть намагничены в противоположном направлении (установлены в состояние 0).

Такая подготовка производится с помощью синхронизирующего импульса Vc, который иа 30 ял- град опережает импульс Vju, генерируемый блоком генерации импульсов в момент /=0. Синхронизирующий импульс проходит по обмоткам d ферритовых сердечников. В обмотке сердечника / импульс проходит от начала к концу, а в остальных сердечниках - от конца к началу обмотки. Синхроиизирующий импульс вырабатывается блоком синхронизации. Он устанавливает в исходное состояние сердечники кольцевого коммутатора, а также служит для замыкания ключа 2 (см. рнс. 1.28), который открывает управляюишм импульсам Vr

доступ от блока генерации импульсов к блоку фазового смещения. Первым на блок задержки и затем на кольцевой коммутатор поступит импульс, генерируемый в момент /=0.

Задержанные блоком фазового смещения управляющие импульсы V, поступают на последовательно включенные обмотки а ферритовых сердечников I VI. И. с, создаваемые обмотками а во всех сердечниках, направлены в сторону отрицательного иа-магипчиваиня. Поэтому первый импульс перебросит сердечник / в состояние О и подтвердит это состояние во всех остальных сердечниках.

В момент переброса сердечника / в его обмотке возникает импульс э. д. с, который через диод Д, воздействует на вход тиристора Т кольцевой схемы. Тиристор TJ отпирается, и через него проходит ток перезаряда конденсатора С,. При этом иа вторичной обмотке импульсного трансформатора ИТ, возникает импульс э. д. с, используемый для отпирания первого главного вентиля. В то же время записывающая обмотка с ферритового сердечника И, через которую также протекает ток тиристора Т, устанавливает сердечник в состояние 1. После окончания заряда конденсатора С\ происходит самопогасаине тиристора TJ, н схема готова к приех1у следующего управляющего импульса.

В дальнейшем прн поступлении управляющих импульсов тиристоры включаются в порядке их нумерации. Поэтому импульсы, генерируемые в моменты ш(=2Азг (где А = 0, 1,2,.. .)", задержанные иа угол, определяемый управляющим напряжением fy, всегда поступают на главный вентиль фазы а выпрямителя.

Импульсы, генерируемые в моменты a>t=2.kji-\ и< = 2Ал-(---

и т. д., поступают на соответствующие вентили силового преобразователя.

Особенности схем управления реверсивными приводами с вентильными преобразователями. Для реверсивных приводов, а также для прнво,яов, в которых применяется режим рекуперативного торможения, вид схемы управлення зависит от принятого принципа осуществления реверса.

В приводах с одним комплектом вентилей с контакторным переключением в цепи якоря или в цепи возбуждения применяются различные способы «бестокового» переключения, с тем чтобы исключить толчки тока в главной цепи в момент перехода от двигательного режима к 1еиераторному н наоборот [6].

В приводах с синхронным управлением двумя комплектами вентилей согласование работы выпрямительного н ннверторного комплектов производится так, чтобы осуществить как можно более плавный переход от одного режима к другому.

Для безударного перехода иеоб.ходимо, чтобы механические характеристики двигателя- в генераторном и двигательном режимах были отрезками одной и той же прямой. При этом должно соблюдаться условие

2Д(7

сое ав-fcos а„=

(1.8

Рис. 1.32- Синхронное управление реверсивным вентильным преобразователем: а - принципиальная схема, б ~ векторная диаграмма для группы вентилей, работающих в выпрямительном режиме; в - векторная диаграмма инверторной группы.

где «в и а„ ~ соответственно углы регулирования выпрямителя

и инвертора;

Д1/ - падение напряжения в одном проводящем вентиле;

Аймаке - максимальное значенне выпрямленного напряжения.

Выполнение этого условия возможно в безынерционных системах управления, к которым можно отнести при некоторых допущениях все рассмотренные системы, кроме системы с пик-дросселями с фазовращающимн мостами. Однако и для безынерционных систем выполнение условия (1.88) сильно усложняет схему.

Поэтому чаше производят приближенное согласование выпрямителя и инвертора, при котором

ав-f а„= 180 эл. град. (1.89)

На рис. 1.32, а, б и в показаны схема и векторные диаграммы для реверсивного управления, при котором автоматически удовлетворяется равенство (1.89). Схема состоит из трех активно-индуктивных (с дросселями Др) и трех активно-емкостных (с конденсаторами С) фазосдвигающих мостов. Активными плечами этих мостов являются первичные (wi) обмотки промежуточных трансформаторов ТП н Т2П, вторичные (ш- и Шз) обмоткн которых через выпрямители ВГ,, ВГг, ВГ;, ВГ нагружены на управляемое активное сопротивление (полупроводниковый триод ПТ).

Фазовращающие мосты получают питание от делителей напряжения г1, /[, Гг, включенных на анодные напряжения фаз я, Ь КС.

Нагрузкой мостов являются первичные обмоткн трансформаторов вентильного коммутатора TBKt и ТВКг. Конденсаторы C,,gj и С служат для компенсации индуктивности трансформаторов.

При изменении напряжения управления, определяющего степень отпирания триода ПТ, одновременно изменяются угол регулирования выпрямительной («в) и инверторной (а„=180°-р) групп силовых вентилей преобразователя. Причем изменения а„ и а„ происходят в противоположных направлениях в соответствии с уравнением (1.89).

§ 1.12. Выбор параметрев системы управления

Общие сведения. Прн проектировании систем управления с вентильными преобразователями следует иметь в виду, что вследствие практической безынерционности силовых вентилей и системы фазового управления задаваемая величина э. д. с. преобразователя устанавливается практически мгновенно. Это же относится н к установлению угла регулирования, соответствующего задающему воздействию. Однако реализовать полностью это быстродействие для форсированного разгона или торможения привода при ступенчатом задающем воздействии оказывается невозможным. Из-за инерционности главной цепи и механической инерции привода сигналы обратной связи, уравновешивающие форсированное задающее воздействие, поступают в схему- сравнения с некоторым запаздыванием, и поэтому в начальный период переходного процесса угол регулирования вентилей определяется только задающим сигналом Vi.

Постоянная времени Л эвена задержки выбирается с таким расчетом, чтобы скорость нарастания тока главной цепи не превышала допустимого значе1шя. Обычно для электродвигателей постоянного тока считают допустимой величину

30/„/сек. at

Отсюда прн зиачения.х максимального пускового тока /ыавс= = (1,5-2,5)/„ время, в течение которого ток достигает своего максимума,

макс0,05-0,083 сек.

При наличии формирователя операторное уравнение (1.86) 1Ля схемы с отсечкой по току и по скорости получает вид

iTtf>+\) [ 1) (ТпР+1)+(Р,рep-f vPc) /Сс]"

(1.90)

Выбор коэффициента усиления в цепн обратной связи по току.

Для рыбора коэффициента усиления Рт в схеме с двумя Отсечками примем в уравнении (1.90) Ui=aEdn: 7"„=0; Т=0; Кс=1;

/, =0. Для начального участка переходного процесса, когда об-[1атная связь по скорости еще не действует, а обратная связь по току включена,

сЕв-Ь/хстДвРг-Д£

* Т,вгР+1Т,+в,)р+1

(1.91)

где Eds - номинальная э. д. с. преобразователя: Edn=UB+lnRd+AE:

ет=е(1+Ртр„).

Обозначим

1/=о£н-Ь/уст«„Рт-А£.

Пренебрегая величиной падения напряжения в вентилях (т. е. положив А£=0), решим уравнение (1.90) и найдем выражение для тока двигателя

~ R dt~ Rc Вт-Г, /

(1.92)

Максимальное значение тока будет в момент времени («акс, для которого (-.-,), , =0-

at макс

Этому условию соответствуют равенства

манс -

ВтГ, , От

От-7-1

(1.93) (1.94)

Пользуясь формулой (1.94), можно, задаваясь рядом значений Т, и определяя соответствующие <„ако, найти необходимую ми1шмальную постоянную времени Г,, при которой средняя скорость нарастания тока двигателя имеет предельно допустимое :<пачение. Обычно получаемая из указанного условия величина Т, чсжит в пределах 0,02-0,04 сек. Используя формулу (1.93) и П().пагая для упрощения, что максимум тока будет прн f=0, из выражения (1.92) получим

, (1.95)

Если pUt>E,m, т. е. задаюи1ему сигналу соответствует э. д. с. 1 выпрямителя больше той, которую он имеет при угле регулирования а=0, то в первый момент в выпрямителе должен устано- ] виться угол регулирования

(1-о)п 00= - 2 •

где а - коэффициент форсировки.

Такой режим работы преобразователя является недопустимым. Для того чтобы исключить работу вентилей с отрицательным углом регулирования, выходящим за пределы 0<:а<;180°, можно применить специальные схемы управления, ограничивающие предельные значения а [13]. Однако значительно чаще применяется введение в схему формирователя задающего воздеист-вия, который позволяет ограничить начальную форсировку угла регулирования. Практически большинство схем электроприводов, работающих в режиме пуска, торможения и реверса, имеет иа вкоде простейши1 формирователь в виде инерционного звена (звена задержки) с п. ф., которая выражается