UKŁADY FAZOWEGO STEROWANIA TYRYSTORÓW, PWR ETK, Semestr V, energlektronika 1 wykład, energoelektronika1, ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->21. Układy fazowego sterowania przekształtników energoelektronicznych.21.1Wiadomości podstawoweJednym ze sposobów regulacji wielkości wyjściowych przekształtników o komutacjisieciowej jest płynna zmiana fazy impulsów bramkowych zaworów, w odniesieniu dopunktówkomutacjinaturalnejdanegoprzekształtnika(przekształtnikaniesterowanego) [1, 3]. Idea sterowania fazowego polega na generowaniu ciąguimpulsów bramkowych, synchronizowanych przebiegiem napięcia sieci zasilającej zmożliwością płynnej regulacji ich opóźnienia w stosunku do miejsca przejścia przezzero przebiegu napięcia synchronizującego. Przy czym napięcia synchronizującedobierane są zazwyczaj w taki sposób, aby przejścia przez zero ich przebiegówpokrywały się z punktami komutacji naturalnej danego przekształtnika. Kąt, liczonyod punktu komutacji naturalnej do chwili wygenerowania impulsu bramkowegookreślany jest zwyklekątem opóźnienia załączeniaz. Takie określenie kąta pozwalana uzyskanie czytelnych zależności określających regulowane wielkości wyjścioweprzekształtnika sterowanego w odniesieniu do tych wielkości występujących wprzekształtniku niesterowanym (z=0).W układach jednofazowych kąt opóźnienia załączeniazliczony jest chwiliprzejścia przez zero przebiegu napięcia sieciowego, natomiast w układach 3-fazowychod punktów komutacji naturalnej (swobodnej) występującej w punktach przecięcia sięprzebiegów napięć fazowych trójfazowej sieci zasilającej.Bramkowe załączanie tyrystora SCR wykorzystuje w zasadzie dwapodstawowe układy:układ sterowania fazowegoukład formowania impulsów bramkowych.Podstawowym zadaniem układu sterowania fazowego jest wygenerowanieodpowiedniej sekwencji impulsów bramkowych z możliwością regulacji ich fazy. Wanalogowych rozwiązaniach tego układu wykorzystuje się zazwyczaj czasowy modułopóźniający z regulowanym płynnie czasem opóźnienia. Działanie tego modułuwykorzystuje zazwyczaj komparację dwóch przebiegów: napięcia piłokształtnego(ładowanie lub rozładowanie kondensatora) synchronizowanego napięciem siecizasilającej oraz napięcia stałego o odpowiednio regulowanej wartości. Wewspółczesnych rozwiązaniach przekształtników stosuje się bądź specjalizowaneukłady scalone bądź też różnego rodzaju układy mikroprocesorowe, któreprogramowo generują odpowiednio opóźniane impulsy bramkowe [30, 31].Rozwiązania te, kompatybilne ze sterownikami programowalnymi, dają w efekciemożliwość łatwego sterowania pracą przekształtnika w układach automatyki.Układ formowania impulsów bramkowych zapewnia odpowiednie parametrygenerowanym impulsom bramkowym (kształt, stromość, odpowiednią wartość prądu,czas trwania) oraz wprowadza separację galwaniczną pomiędzy obwodami słabo- isilnoprądowymi.Separację galwaniczną realizuje się bądź za pomocątransformatorów bramkowych bądź z wykorzystaniem układów optoelektronicznych.Te ostatnie charakteryzują się niewrażliwością na zakłócenia elektromagnetycznegenerowane przez przekształtnik.21.2Idea sterowania fazowegoOd układów sterowania fazowego wymaga się zachowania dużej dokładności istałości fazy generowanych impulsów bramkowych. Dodatkowo wymaga się aby nie byłon podatny na różnego rodzaju zakłócenia elektromagnetyczne jak i na wpływodkształconego przez obwody silnoprądowe napięcia sieci zasilającej.Ideę sterowania fazowego przedstawiono na rys. 21.1.u()zigzugenzugenzyuoduodxRys. 21.1 Idea sterowania fazowego.Podstawowym sygnałem sterującym w układach komutowanych siecią są napięciasynchronizujące. Są one tak dobierane, aby przejścia przez zero ich przebiegówodpowiadały punktom komutacji naturalnej danego przekształtnika. W układachtrójfazowych wykorzystuje się trzy niezależne napięcia synchronizujące przesuniętewzględem siebie o 120el.W miejscu przejścia przez zero przebiegu napięcia synchronizującego u() następujesynchronizacja generatora przebiegu piłokształtnego ugen. W przykładowym rozwiązaniurealizuje się ją poprzez impulsowe rozładowanie kondensatora ładowanego prądemstałym. Każde kolejne przejście przebiegu napięcia synchronizującego u() przez zeropowoduje skokowe zmniejszenie się wartości napięcia ugendo zera. Porównującsynchronizowany przebieg napięcia ugenz napięciem stałym uod(odniesienia) oregulowanej wartości, w każdym półokresie uzyskuje się dwa punkty przecięcia –oznaczone odpowiednioxiy.Odpowiednia zmiana wartości napięcia uodpociąga za sobązmianę fazy (kątaz) punktuxw granicach od 0 do 180. Natomiast faza punktuypozostaje praktycznie niezmienna i odpowiada miejscu przejścia przez zero przebiegunapięcia synchronizującego u(). Kątzokreślany jest mianemkąta opóźnieniazałączenia.Zachowanie liniowego charakteru napięcia ugendaje w efekcie liniowązależnośćz= f(uod). Przykładowy układ takiego generatora przedstawiono na rys. 21.2.Rys. 21.2 Synchronizowany generator przebiegu piłokształtnego.Podstawowy element generatora stanowi kondensator C ładowany ze źródłaprądowego prądem o niezmiennej wartości. Źródło prądowe realizowane jest zwykorzystaniem tranzystora T1. Impulsy synchronizujące - generowane w miejscachkolejnych przejść przebiegu napięcia synchronizującego u() przez zero – poprzeztranzystor T2 powodują krótkotrwałe rozładowanie kondensatora C. Prąd ładowania I mastałą wartość określoną zależnością 21.1.U(21.1)I�½zREgdzie: Uz- napięcie diody Zenera,RE- rezystancja emiterowa.Ładunek elektryczny Q gromadzony w kondensatorze C wynosi:(21.2)Q�½ItNapięcie na kondensatorze Ucstanowiące jednocześnie napięcie wyjściowe ugengeneratora piłokształtnego wynosi:Q ItUz(21.3)Uct�½ �½�½tC CRECi jest linową funkcją czasu t.Schemat blokowy układu fazowego sterowania pokazano na rys. 21.3.Rys. 21.3 Schemat blokowy układu fazowego sterowania.Wybrane przebiegi w charakterystycznych punktach układu z rys. 21.3 przedstawiono narys. 21.4.Napięcie przemienne obwodów silnoprądowych przekształtnika – wykorzystane jakoprzebieg synchronizujący- doprowadzone jest do transformatora separacyjnego (I). Wbloku II z napięcia synchronizującego zostają odfiltrowane wyższe harmoniczne. Filtrwprowadza przesunięcie fazowe pierwszej harmonicznej o czym należy pamiętaćokreślając żądany zakres regulacji fazy impulsów bramkowych. Odfiltrowany sygnałzostaje doprowadzony do detektora zera (III) w wyniku czego uzyskuje się przebiegprostokątny U3. W bloku IV są generowane impulsy szpilkowe (U4) które synchronizujągenerator przebiegu piłokształtnego (V) – rys. 21.2 i 21.3. Blok VI stanowi komparator Kdo którego wejść doprowadzony jest przebieg piłokształtny (U5) z jednej strony, z drugiejzaś strony napięcie odniesienia U. W wyniku porównania obu przebiegów na wyjściukomparatora uzyskuje się przebieg U6o zmiennym współczynniku wypełnienia. W fazieze zboczem narastającym tego przebiegu w bloku VII są generowane i formowaneimpulsy bramkowe U7o regulowanej szerokości.us()u3u4u5uouou6zu7ziGau6u5uoiGbziGazRys. 21.4. Wybrane przebiegi w charakterystycznych punktach układu z rys. 21.3.Z uwagi na korzystniejsze warunki załączania tyrystorów „paczką impulsów”(multipuls), impulsy U7 mogą zostać wypełnione w bloku VIII impulsami szpilkowymi.W bloku IX impulsy te – w zależności od znaku półfali napięcia synchronizującego -zostają rozdzielone na U9a i U9b i skierowane do odrębnych wzmacniaczy (X), którychzadaniem jest zapewnienie im odpowiednich parametrów prądowo-napięciowych. [ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • emaginacja.xlx.pl

    •