Работа многоканальных СИФУ при отклонениях частоты входного напряжения

Управление сетевыми ППЭЭ.

1. Механизмы управления двухоперационными тиристорами.

2. Системы импульсно-фазового управления.

3. Способы формирования импульсов управления вентилями в сетевых ППЭЭ.

4. Работа СИФУ при отклонениях частоты входного напряжения.

5. Управление непосредственными преобразователями частоты.

6. Управление реверсивными преобразователями.

 

 

Системы импульсно-фазового управления.

Управление углом ɑ любого сетевого преобразователя осуществляется в диапазоне 0 ÷ 180 эл. град. При этом в диапазоне 0÷90 эл. град. Реализуется выпрямительный режим работы преобразователя, в диапазоне 90 ÷ 180 эл. град. – инверторный режима работы. Угол управления для каждого вентиля отсчитывается от точки его естественной коммутации. Изменение угла управления прямо пропорционально изменению времени. На рисунке 1 а показаны два периода изменения синусоидального напряжения, на рисунке 1 б – изменение углового времени в формате 0 ÷ 180 эл. град. Таким образом для отслеживания текущего значения углового времени СУ в момент естественной коммутации вентиля формирует линейно-возрастающую цифровую последовательность, скорость роста которой составляет 18 эл град за 1 мс. Данная последовательность является информацией о текущем значении фазового угла и используется системой управления для фиксации момента отпирания требуемого вентиля преобразователя.

Однако формирование фазового угла происходит в СУ автономно, основываясь только на фиксации точки естественной коммутации вентиля и предположении о том, что период изменения синусоидального напряжения составляет 20 мс. Определение точного значения текущего фазового угла посредством измерения мгновенного значения напряжения затруднительно, поскольку амплитуда сетевого напряжения также может быть нестабильна. В момент следующей синхронизации линейно возрастающий код, соответствующий фазовому углу, принудительно обнуляется. Синхронизация может осуществляться только в точках равенства нулю фазных либо линейных напряжений сети.

СИФУ многофазных сетевых преобразователей по способу синхронизации делятся на 2 типа: одноканальные и многоканальные.

Одноканальные СИФУ

В данных СИФУ независимо от числа фаз преобразователя с напряжением сети синхронизован только один канал управления, который является ведущим, а все последующие каналы формируют импульсы управления силовыми вентилями с помощью цифровой системы отсчётов, путём отсчёта заданного интервала времени от базовой точки, за которую принимается момент формирования управляющего импульса ведущего или предыдущего канала преобразования. Таким образом, синхронизация в одноканальных СИФУ происходит 1 раз в 10 или 20 мс.

УС – устройство синхронизации;

ФСУ – фазосдвигающее устройство;

ЦСО – цифровая система отсчётов;

ФИ – формирователь импульсов управления;

РИ – распределитель импульсов управления;

БСВ – блок силовых вентилей.

Основное преимущество одноканальных СИФУ: высокая степень симметрии импульсов управления (менее 0,5 эл. Град.), подаваемых на вентили. Недостаток – снижение динамических показателей СИФУ и преобразователя в целом, поскольку, начиная с базового, все последующие импульсы управления формируются в параметрическом режиме, т.е. отсутствует жёсткая связь с сетью. Также данные СИФУ накладывают жёсткие требования к стабильности параметров сетевого напряжения.

 

Многоканальные СИФУ

Это системы, в которых количество каналов управления соответствует числу фаз напряжения сети. При этом каждый канал синхронизован с соответствующей фазой сети. Многоканальные СИФУ обладают максимальным быстродействием по сравнению с одноканальными.

Недостатком многоканальных СИФУ является взаимная асимметрия импульсов управления по каждому из каналов (порядка 0,5 – 3 эл. Град.), обусловленная естественным разбросом характеристик каналов управления, а также степенью искажения параметров сети.

 

 

Работа многоканальных СИФУ при отклонениях частоты входного напряжения

Работа преобразователя при номинальной частоте входного напряжения.

Возможность наступления аварийных ситуаций есть только в инвертоном режиме при недостаточном времени восстановления тиристорами управляющих свойств (углы от 174 эл град).

 

При увеличении частоты входного напряжения наклон сигнала развёртки ФСУ остаётся тем же, что и при номинальной частоте. При этом среднее значение выходного напряжения преобразователя в выпрямительном режиме уменьшается (увеличивается реальный фазовый угол α), среднее значение выходного напряжения преобразователя в инверторном режиме увеличивается (уменьшается фазовый угол β). Повышается эффективность фильтрации напряжения со стороны постоянного тока. Зона срыва инвертирования смещается вниз по вертикальной оси, оказывается возможным непроизвольно попасть в этот диапазон углов. При определённой величине предустановленного фазового угла α оказывается невозможным переключение вентильных комплектов, поскольку сигнал управления на них приходит тогда, когда полярность сетевого напряжения оказывается для включаемого вентильного комплекта запирающей. При этом включённым будет всё время оставаться один и тот же комплект вентилей, и к нагрузке будет приложено переменное напряжение сети, пока ток цепи постоянного тока не спадёт к нулю, что приведёт к запиранию вентилей.

При уменьшении частоты входного напряжения и сохранении неизменным наклона сигнала развёртки ФСУ среднее значение выходного напряжения преобразователя в выпрямительном режиме увеличивается (уменьшается реальный фазовый угол α), а среднее значение выходного напряжения преобразователя в инверторном режиме уменьшается (увеличивается фазовый угол β). Снижается эффективность фильтрации напряжения со стороны постоянного тока. Зона срыва инвертирования перемещается вверх по вертикальной оси и может оказаться недостижимой в принципе. Уменьшение частоты выходного напряжения не сопровождается появлением вероятности возникновения аварийных процессов.

С целью исключения возможности возникновения аварийных процессов необходимо применение систем фазовой автоподстройки частоты сигнала развёртки ФСУ.

В случае использования одноканальных СИФУ при изменениях частоты входного сетевого напряжения вероятность возникновения аварийных процессов резко увеличивается в несинхронизированных с сетью фазах преобразователя.