Тиристорный преобразователь

СОДЕРЖАНИЕ
№Наименованиестр
1ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
2РАСЧЕТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
2.1ВЫБОР СОГЛАСУЮЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРА
2.2ВЫБОР СИЛОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ ТРАНСФОРМАТОРА
2.3РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЦЕПИ ВЫПРЯМЛЕННОГО ТОКА И ВЫБОР ДРОССЕЛЕЙ
3СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
3.1ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
3.2СИФУ
3.3СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
4СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
4.1ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
4.2РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИФУ
4.3СТАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ СИЛОВОЙ ЧАСТИ
4.4СТАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
4.5ПЕРЕХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
4.6НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
4.7ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ (SOFT)

Графическая иллюстрация линеаризации функции (4.1) тремя прямыми
uA = ; uВ = ;
uС =
приведена на Рис. 4.9, где U1 = 11В, U2 = 9В, U3= 6,667 В.
uA = ;
uВ = ;
uС =
Рис. 4.9
Результирующая функция, аппроксимирующая зависимость (4.1) может быть получена путем операций выбора максимального и минимального значений (ломаная пунктирная линия):
u0= min(uС, max(uA, uВ))= – max(–uС, min (–uA, –uВ)).
Рис. 4.10
Пример технической реализации блока линеаризации приведен на Рис. 4.11. В проекте необходимо рациональным образом выбрать значения напряжений U1, U2, U3. в соответствии с формулами, приведенными на полях 4.11, выбрать значения сопротивлений.
R1= R3 = 1кОм; R2 = R1*(U1+U2)/Uб = 1000*(11+9)/10 = 2000 Ом;
R4 = R3*U3/U6 = 1000*6,667/10 ≈6800 Ом
Система управления реверсивного тиристорного преобразователя
Для преобразователей с согласованным управлением напряжения управления СИФУ1 и СИФУ2 u01 и u02 должны быть связаны с напряжением управления реверсивного преобразователя u0 соотношениями:
u01= u0; u02= –u0.
Статические и динамические характеристики тиристорных преобразователей
Структурная схема реверсивного тиристорного преобразователя приведена на Рис. 5.1.
Требуется построить:
статические передаточные функции:
u01(u0); u02(u0); (1(u01); (2(u02); Ed1((1); Ed2((2); Ed1(u0); Ed2(u0);
переходную функцию преобразователя Ed1(t);
нагрузочные характеристики преобразователей UZ1 и UZ2 Ud(Id);
временные диаграммы выпрямленных токов и напряжений.
Передаточная функция системы управления реверсивного тиристорного преобразователя u01(u0) и u02(u0)
Mаксимальный угол коммутации
Интервал изменения напряжений управления углов управления СИФУ1 и СИФУ2 (([(min; ( max] при совместным согласованным управлении, где
Интервал изменения напряжений управления СИФУ1 и СИФУ2
при линейном опорном напряжении u01, u02([- u0min, u0min],где

Формулы для построения функций u01(u0) и u02(u0):
u01(u0) = if(u0> u0max+u(, u0max, if(u0 < u0min+u(, u0min, u0– u());
u02(u0) = if(u0<–u0max–u(, u0max, if(u0 > –u0min–u(, u0min, –u0– u()).
где u0([–15, 15] Вольт, при согласованном управлении Uσ = 0.
Зависимости u01(u0) и u02(u0) строятся на одном рисунке.
Передаточная функция СИФУ тиристорного преобразователя (регулировочная характеристика СИФУ)
Передаточные функции СИФУ тиристорных преобразователей (1(u01); (2(u02) совпадают. Поэтому строится одна зависимость
при линейном опорном напряжении;
где u0([- u0min, u0min].
Статическая передаточная функция силовой части тиристорного преобразователя (регулировочная характеристика силовой части) Ed1((1); Ed2((2)
Передаточная функция СИФУ тиристорного преобразователя Ed1((1); Ed2((2) совпадают. Поэтому строится одна зависимость
Ed(()=Ed0(cos((), где (([(min; ( max].
Статическая передаточная функция тиристорного преобразователя (регулировочная характеристика тиристорного преобразователя) Ed1(u0); Ed2(u0)
Статическая передаточная функция преобразователей (регулировочная характеристика)- статическая зависимость среднего значения выпрямленной э.д.с. от напряжения управления u0:
Ed1(u0)=Ed0(cos(((u01(u0)); Ed2(u0)= –Ed0(cos(((u02(u0))), где u0([–Uб– u(, Uб + u(].
Зависимости Ed1(u0); Ed2(u0) строятся на одном рисунке.
Переходная характеристика тиристорного преобразователя
Тиристорный преобразователь, работающий в режиме непрерывного тока, может быть представлен апериодическим звеном первого порядка. Статический коэффициент передачи звена k=Ed0/Uб, постоянная времени T(2((/(((m)=2*π/(2*π*f*m)=
=1/(50*3)=0,00667c (T ( постоянная времени высокочастотного фильтра).
В пояснительной записке необходимо привести графики переходных функций тиристорного преобразователя. Переходная функция преобразователя является реакцией преобразователя на управляющий сигнал u0= u0(n)(1(t) и строится по формуле
, где n =1,2,3,4; t([0; 5(T].
Нагрузочные характеристики тиристорных преобразователей
Нагрузочные характеристики тиристорного преобразователя строятся для четырех значений напряжения управления u0(n), n =1,2,3,4, определенных в задании на курсовое проектирование (Таблица 7.7).
Нагрузочные характеристики строятся по формуле
Ud(Id, u0(n)) =if(Id > 0, Ed1(u0(n)), –Ed2(u0(n)))– n0((U – Rd(Id. (5.1)
Согласно формуле (5.1) строится четыре характеристики при u0(n), n =1,2,3,4.
На нагрузочной характеристике строятся границы предельно допустимых изменений напряжений и токов.
Ограничительные характеристики тока: Id = (Idном(.
Ограничительные характеристики для напряжений строятся в соответствии с соотношением
Ud(Id) = ((Ed0 – Rd((Id(),
где Id = ([–Idном, Idном] - для реверсивных преобразователей и Id = ([0, Idном] – для нереверсивных преобразователей.
Временные диаграммы токов и напряжений
В проекте должно быть представлено три рисунка с временными диаграммами. На каждом рисунке должны быть с временные диаграммы выпрямленного напряжения ud(t) и выпрямленного тока id(t), построенные одна под другой в одном масштабе времени при управляющем воздействии u0(2) (Таблица 7.7). Для построения временных диаграмм используются углы управления преобразователей (1(2)= ((u01(u0(2))) и (2(2) ((u02(u0(2))), найденные по регулировочной характеристике систему управления.
На первом рисунке должны быть изображены временные диаграммы выпрямленного напряжения ud(t) и выпрямленного тока id(t) при положительном номинальном токе Id =Idном (ток проводит первый тиристорный преобразователь, следовательно, в формулы подставляется значение угла управления (=(1(2)).
На втором рисунке должны быть изображены временные диаграммы выпрямленного напряжения ud(t) и выпрямленного тока id(t) при отрицательном номинальном токе Id =–Idном (ток проводит второй тиристорный преобразователь, следовательно, в формулы подставляется значение угла управления (=(2(2)).
На третьем рисунке должны быть изображены временные диаграммы выпрямленного напряжения ud(t) и выпрямленного тока id(t) при гранично-непрерывном токе
Ig=Ig0·sin((1(2)).
Временные диаграммы при угле управления (<((–()/2 для всех тиристорных преобразователей
Временные диаграммы выпрямленного напряжения ud(t) при номинальном токе строятся по формуле
ud(Id,(,t)= if((((,t)<((Id,(), [e(1,(,t,)+ e(0,(,t)]/2, e(1,(,t,)),
где ;; ;
t([0, 2((]; {Id =Idном, (=(1(2)}; {Id =–Idном, (=(2(2)}; {Id =0, (=(1(2)}.
Временные диаграммы выпрямленного тока строятся по формуле
,
где t([0, 2((]; {Id =Idном, (=(1(2)}; {Id =–Idном, (=(2(2)}; {Id =Ig, (=(1(2)}.
Временные диаграммы при угле управления ( >((–()/2 для реверсивных тиристорных преобразователей с согласованным совместным управлением
Временные диаграммы выпрямленного напряжения ud(t) при номинальном токе строятся по формуле
ud(Id,(,t)= if(((t)<((Id), [e(1,(,t,)+ e(0,(,t)]/2,if([((t)–s(()](sign((/2–(), 0, e(1,(,t,))),
где; s(()=((frac; t([0, 2((];{Id =Idном, (=(1(2)}; {Id =–Idном, (=(2(2)}.
Временные диаграммы выпрямленного тока id(t) строятся по формуле
if((((,t)< s((), i1(Id,(,t), i2(Id,(,t)),
где s(()=((frac; i1(Id,(,t)= ;
i1(Id,(,t)= ; t([0, 2((]; {Id =Idном, (=(1(2)}; {Id =–Idном, (=(2(2)}.
Приложение:
40
ФСУ 6
ФСУ 5
ФСУ 4
ФСУ 3
ФСУ2
A,B,C
u0i
Канал формирования управляющего воздействия
R1/4
R1/4
uC
uB
uA
Uб
uyi
uогр
u0i
uл
uф
uогр
uогр
uл

uф
u0max
u0min
u0i
uyi
Рис. 4.7. Структурная схема канала формирования управляющего воздействия
Блок номализации

Блок ограничения
Блок линеаризации
uy
Рис. 5.1. Структурная схема реверсивного тиристорного преобразователя
–Ed2
Ed1
(2
(1
u02
u01
Силовая часть UZ2
Силовая часть UZ1
СИФУ2
Система управления реверсивного ТП
u0
СИФУ1
u0i
канала формирования управляющего воздействия
(
(
iУm
iУ2
iУ1
uy
(
ucm
uc2
iУ
iym
iy2
(
ФСУm
ФСУ2
iy1
uc1
Рис. 4.1. Структура системы импульсно-фазового управления
Распределитель импульсов
iy
u4
u2
ФСУ1
u3
uc
uS
Рис. 4.2. Структура фазового смещения импульсов устройства (ФСУ)
УИ
ФИ
ЭС
ФОН
ДСН
–Uп
+Uп
uyi
R1
R1
–Uп
–U1
R1
R2
R2
R3
R4
Рис. 4.11. Пример технической реализации блока линеаризации
u0i
+Uп
U1
R2
R1
R2
C2
С
Блок нормализации сигнала управления
R1
R1
Блок ограничения сигнала управления
Фильтр
R
R
R
R
+Uп
uyi
Uб
Рис. 4.8. Пример технической реализации канала формирования управляющих импульсов: блока нормализации, блока ограничения и фильтра
R
R
u0i
–Uп
+Uп
R
uyi
+Uп, или z1, z2
VC
VA
VB
D1
VС
VA
uAB
uCB
uCA
uBA
C
uBC
V3
V2
u5,6
u5,5
ФСУ1
u5,k
VB
uAC
u5,4
u5,3
u5,2
u3
–Uп
D1
C1
Рис. 4.6. Схема СИФУ трехфазного мостового преобразователя
Устройство распределения импульсов по тиристорам
R1
Рис. 4.5. Схема усилителя-формирователя импульсов
u4
iy
R1
V1
Рис. 4.4. Элемент сравнения
u3
u2
R1
R2
Рис. 4.3. Формирователь опорного напряжения (ФОН)
u2
R2
uS
R1
R1
uyi