CC BY
10
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 262 1973
ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ КОММУТАЦИЯ В ИМПУЛЬСНОМ
РЕГУЛЯТОРЕ СКОЛЬЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ ТИРИСТОРАХ
Ю. П. КОСТЮКОВ, О. Г. МАКАРЧЕНКО
(Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭМ)
Уменьшение количества устройств принудительной коммутации при встречно-параллельно включенных вентилях возможно за счет выключения одним узлом принудительной коммутации всех силовых тиристоров. Однако в литературе не рассматривались подобные схемы, что объясняется сложностью создания схем принудительной коммутации при встречно-параллельно включенных вентилях. Поэтому разработка новых и совершенствование известных схем принудительной коммутации является актуальной и важной задачей.
На рис. 1 приведена разработанная схема импульсного регулирования с общим узлом принудительной коммутации последовательного типа. Особенность схемы состоит в том, что коммутирующая индуктивность ¿1 подключена между одноименными электродами управляемых вентилей Т1, Т2 и ТЗ, Т4, а для создания пути протекания обратного тока через силовые тиристоры в момент их выключения и симметрии схемы общая точка добавочных сопротивлений и Я2 соединена со средней точкой сопротивления подключенного параллелыю коммутирующей индуктивности ¿ь причем =
Нетрудно показать, что в течение периода частоты скольжения имеется шесть отрезков времени, на каждом из которых в импульсе (силовые тиристоры включены) структура силовой цепи остается неизменной.
Проанализируем квазиустановившиеся процессы, происходящие в рассматриваемой схеме на протяжении одного периода коммутации, для чего весь процесс разобьем на этапы. Первый этап начинается с момента включения вспомогательного тиристора Т5 и характеризуется протеканием импульса обратного тока через находящиеся во включенном состоянии силовые тиристоры. Это время ввиду ничтожной индуктивности цепи коммутирующая емкость — тиристоры пренебрежимо мало. Затем начинается второй этап, в течение которого коммутирующий конденсатор резонансно перезаряжается до максимума отрицательного напряжения (интервал —рис. 2), ток ротора переходит в добавочные сопротивления, а силовые тиристоры закрываются. На третьем этапе коммутирующий конденсатор под действием своего напряжения и напряжения источника питания заряжается до напряжения ио. При этом вспомогательный тиристор Т5 закрывается, а часть электромагнитной энергии, запасенной в индуктивности рассеивается в добавочном сопротивлении
Рис. 2
Рассмотрение квазиустановившегося режима в устройстве принудительной коммутации начнем со второго этапа при следующих допущениях:
1. Время включения тиристоров и действия обратного тока пренебрежимо мало,
2. Падение напряжения на тиристорах и диодах равно нулю.
3. Параметры контуров Ь\, С, Н — постоянны.
В этом случае характеристическое уравнение имеет вид
^(р) = /?311Ср2+11р+/?а = 0. (1)
Решая уравнение (1) при начальных условиях
(2)
получим выражения для напряжения на емкости и тока
О)
-МП(а>0* —ф0)+-Ш0 ш,
ип I , , 0)Л2—Ь2 . , \ , О)
'о
ttc = —ur3=uLi = ~~е ы
U0-sin((ü0í—ф0) Н--L-sin (o0í
loV
-(COS ---sin V -/o-Sin(o)0/—-Vo)
Кч V 2ош
(3)
(4)
i. W0
где ipo = arctg --угол сдвига фаз между током г и напряжением ис;
. i
ö= OD ^—декремент затухания контура;
coo — собственная угловая частота коммутирующего контура с учетом затухания;
о — то же без учета затухания.
Для обеспечения резонансного перезаряда коммутирующего конденсатора необходимо выполнить условие
Время íBl , предоставляемое схемой принудительной коммутации силовым тиристорам для восстановления запирающих свойств, определяется из выражения (3) и соотношения
2/Я,—ис=0, (6)
тогда после несложных преобразований находим
2 Ь
ebtfí>~--(2+к) sin w0fBl+2 к cosw0fBl-, (7)
t00
где к= -те*--кратность напряжения в контуре С — /?3.
1 Кг
Полученное соотношение (7) трансцендентно относительно параметров схемы и решается только численными или графическими методами. Вводя линейную аппроксимацию напряжения на коммутирующем конденсаторе в интервале t\ — ¿3, получим более простое выражение для времени tBl.
Ux = (1 - arctg (0q . (8)
\ 2к / % J
\ к ,
Продолжительность второго этапа можно определить из уравнения (4), при ic= О
, 2(к + 1)
^(к+2)+>к ' О)
шо
Максимум прямого напряжения на вспомогательном тиристоре Т5 равен и о, а максимум обратного напряжения получается из уравнения (3), когда 1 = 1 о,
^обр —
-м0
о)0 ш0С
(10)
Время восстановления запирающих свойств вспомогательного тиристора
¿в., =—агссоэ——— . (11)
со
02
иг + ис 2
Величина зарядной индуктивности Ь2 выбирается по условию
¿2>-М!----(12)
С агссо^
\ и1 + иС21
Среднее значение тока через вспомогательный тиристор Т5 и диод Д1 определяется следующим образом:
V г5=-^г| ¿ф — * ""(сое о>0/0--
С (Т1 Г, -ы,( _ , ь т
Ш0С
Ь9
81п«0*о-* 0 . (13)
¡ср.п=-у(их + иС2Н1+е (И)
Полученные зависимости позволяют произвести выбор элементов схемы принудительной коммутации. Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы начальное напряжение на конденсаторе было
и0>1т-Ми (15)
где 1т— максимальный выключаемый ток в силовом тиристоре.
Зная величину тока включения, по выражению (15) определяем начальное напряжение на коммутирующем конденсаторе. Величина емкости коммутирующего конденсатора предварительно выбирается из условия отключения максимального тока в силовом тиристоре
с>—Кз^в-п1т—, (16)
' (и0-1т2Ъ)
где
к3 —коэффициент запаса по времени восстановления
/в.п— паспортное время восстановления управляемости тиристора.
По заданному времени восстановления ¿в.п, используя выражение (8) или (7), находим требуемое значение <о0, по которому определяем величину коммутирующей индуктивности
¿1=--—о— (17)
Выбранные значения емкости С и индуктивности Ьх затем проверяются по условию (5).
Достоинство предлагаемой схемы импульсного регулирования заключается в наличии одного общего узла принудительной коммутации и малой установленной мощности силовых тиристоров. Эту схему рекомендуется применять для электроприводов с частыми пусками и большими пределами изменения нагрузки на валу двигателя.
