Глава I. Функциональные схемы

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

Системы управления преобразователями состоят из ряда устройств, выполняющих определенные функции. Каждое устройство имеет несколько наиболее рациональных технических решений. Некоторые устройства используются в различных по своему назначению преобразователях, например, блоки питания системы управления, усилители мощности управляющих силовыми вентилями импульсов. Однако требования к ним, их схемы и принципы работы могут различаться в зависимости от типа преобразователя. Есть устройства, которые используются только в преобразователях одного типа.

Системы управления беспрерывно совершенствуются, поскольку в них используются элементы быстро развивающейся электронной техники. Элементная база СУ обновляется каждые 5...7 лет. Разрабатываются новые специализированные микросхемы. Изменяются также алгоритмы управления силовыми вентилями, особенно вентилями преобразователей с импульсным регулированием выходной величины (широтно-импульсные преобразователи постоянного напряжения, преобразователи частоты с широтно-импульсной модуляцией и т.п.), что изменяет и информационные устройства. К системам управления предъявляются высокие требования с точки зрения надежности, поскольку они определяют надежность работы преобразователя в целом.

1. Выпрямительно-инверторные преобразователи

Общая функциональная схема СУ и силовых цепей реверсивного двухкомплектного выпрямительно-инверторного преобразователя (ВИП) представлена на рис.1. На схеме показаны все устройства, которые используются как при совместном, так и при раздельном управлении. Реально часть устройств обязательно отсутствует. Количество сигналов, которые передаются по линии связи, на схеме указывается числом косых черточек на линии или символом, стоящим у черточки. Число фаз напряжения питания, которые подводятся к вентилям, обозначено буквой m. -

Силовые цепи преобразователя подключены к сети через контактор К2 или автоматический выключатель и силовой трансформатор ТС. В зависимости от мощности ВИП используется напряжение сети от 220 В до 35 кВ. Вместо трансформатора могут стоять токоограничивающие реакторы, которые ограничивают токи короткого замыкания и уменьшают помехи в сети от преобразователя. Первый вентильный комплект ВКI обеспечивает положительное направление тока в цепи якоря двигателя. Второй вентильный комплект ВКII выдает ток противоположного направления. В цепи якоря может быть установлен сглаживающий реактор LM. При совместном управлении уравнительные реакторы L1,L2 ограничивают уравнительный ток. Количество уравнительных реакторов может быть различным [9]. В случае раздельного управления эти реакторы отсутствуют, но появляются логическое переключающее устройство ЛПУ и один или два датчика состояния вентилей ДСВ, которые выдают логический сигнал наличия или отсутствия тока во всех силовых вентилях обоих комплектов. Логическое переключающее устройство обеспечивает безопасность переключения вентильных комплектов путем подачи или снятия запретов ина генерирование управляющих импульсов каждого вентильного комплекта в отдельности.

Система управления, как правило, питается от сети 380 В через автомат или контактор К1 и отдельный трансформатор системы управления ТСУ. Этот трансформатор обеспечивает потенциальную развязку цепей управления от силовых цепей, подает напряжения на выпрямители блока питания и на фильтр синхронизирующих напряжений c требуемым числом фаз, равным р, р/2 или др. Блок питания БП подает необходимые напряжения на все информационные устройства. Согласующее входное устройство СВУ обеспечивает требуемое соотношение углов управления первого и второго вентильных комплектов. Сердцевиной СУ преобразователями с естественной коммутацией вентилей (ВИП, НПЧ, преобразователей переменного напряжения) является система импульсно-фазового управления (СИФУ), генерирующая р - фазную систему управляющих импульсов, которые подаются на переходы управляющий электрод - катод тиристоров, c фазой (углом управления), которая задается напряжением управления .

В состав СИФУ входят: фильтр синхронизирующих напряжений ФСН, подавляющий высшие гармоники в напряжениях, которые синхронизируют СИФУ с напряжением сети; фазосдвигающее устройство ФСУ, реализующее заданную фазовую характеристику (зависимость угла управления от напряжения управления); формирователь длительности управляющего импульса ФД, который выполняет названную функцию; усилитель мощности УМ, усиливающий мощность импульса до необходимой для открывания тиристора, здесь же выполняется гальваническая развязка между цепями системы управления и силовыми цепями. Обычно к СИФУ относят и СВУ. В данном пособии УМ рассмотрены в отдельной главе в связи с использованием их во всех типах преобразователей и большим разнообразием.

На функциональной схеме показан полный комплект устройств. В некоторых преобразователях часть устройств может отсутствовать, функции других смогут быть объединены. Так, нереверсивные преобразователи не имеют второго комплекта вентилей, СВУ, ЛПУ, ДСВ и уравнительных реакторов; иногда для обоих комплектов используется одна СИФУ, которая подлючается ЛПУ к одному из комплектов ; функцию СВУ может выполнять ФСУ; ФД и УМ часто объединялись в одном блокинг-генераторе и т.д. Со временем появляются и новые функции, соответствующие устройства и принципы их работы.