Блок управления тиристорами

Управление коммутацией тиристоров, определяющих выходной гок заданной часто

ты, осуществляется блоком управления (рис. 250, а).

Рис. 250. Блок управления тиристорного преобразователя: а – структурная схема;

б – функциональная схема ограничительной платы

От блока соединения к релейной плате РП поступает аналоговый сигнал в виде напряжения U_норм, значение которого устанавливается потенциометром в зависимости от заданной частоты f_зад ( для U_норм значение U_норм = + 3,33 В).

При прохождении через плату РП он изменяется по значению и полярности (на выходе при f_зад = 50 Гц значение U_норм = 2 В) и с измененными параметрами поступает на ограничительную плату ОП.

Эта плата регулирует paботу преобразователя, и на нее, кроме нормируемого сигна

ла U_норм поступают контролирующие сигналы U_с. I_к и I _акт, от значения которых зависит качество его работы.

Сигнал U_с характеризует напряжение сети и nocrynaeт от конденсатора С1(см. рис. 102, б ) через согласующий резистор (при номинальном напряжении сети U_с = + 5 В).

Сигнал I_к определяет переключающий ток конденсато­ров, снимается с трансформа юра тока ТА блока инвертора и поступает па плату через согласующий резистор в виде напряжения U_к .

Сигнал I _акт активной составляющей характеризует потребляе­мую ЭД активную мощность и соответствепно значение вращающе­го момента.

Поступающий на ограничительную плату (рис. 104, б ) нормируемый сигнал U_норм с помощью операционных усилителей DA3, DA4 преобразуется следующим образом:

на выходе DA3 он имеет минусовую полярность, проходит через диод VD3, и с вы

хода DA4 снимается положительный сигнал, принимающий при f_зад = 50 Гц значение U_норм = + 2 В.

Операционный усилитель DA7 преобразует его в сигнал обратной полярности, а

усилитель DA8 делает U_норм положительным, т.е. значение сигнала не меняется.

Ограничительная плата peryлирует нагружу ЭД, обеспечивая ему оптимальный ре

жим.

При увеличении нагрузки ЭД соответст­венно возрастает и вращающий момент

М_вр = с_м I _акт Ф.

Это вызы­вает увеличение активной составляющей тока I _акт , отрицательный потен

циал на входе операционного усилителя будет преобладать над положительным значении

ем U_c (результирующий сигнал на входе усилителя DA будет отрицательным ), и в связи с этим на выходе DA1 oбразуется положительный сигнал.

Он nocтупает на вход усилителя DA4 и, являясь встречным с основным сигналом, уменьшает потенциал на входе DA4. Это приводит к уменьшению положителыюго сигна-

ла в точке 1, что в конечном итоге вызовет уменьшение нормируемого сигнала заданной частоты.

Уменьшение частоты выходного тока преобразователя приводит к снижению час-тоты вращения ЭД, его мощности и вращающего момента.

Если же в процессе работы происходит увеличение напряжения сети и поступаю

щий с конденсатора положительный сигнал U_с возрастает, то суммарное отрицательное напряжение на входе усилителя DA1 по абсолютной величине становится меньше. Это вызовет уменьше­ние положительного сигнала на выходе DA1, что приведет к увеличению нормируемого сигнала заданной частоты и ЭД автома­тически увеличивает частоту враще-

ния при допустимом значении тока I_акт .

Ввиду того что работа усилитсля DA1 происходит лишь при сигнале - I _акт , боль

шем по значению, чем положительный cигнал U_с , подаваемый на тот же вход, то потен

циометром R_к можно устанавливать предельное значение момента.

Токовая нагрузка ЭД регулируется также операционным усили­телем DА2, осущест

вляющим контроль за пepeключающими токами конденсаторов, на вход которого подают

ся сигналы U_к и - I_акт.

Положительный сигнал от переключающих токов конденсаторов U_к больше отрица

тельного сигнала от - I_акт, и соответственно резуль­тирующий сигнал на входе операцион-

ного усилителя DA2 всегда положителен.

С выхода DA2 в этом случае снимается отрицатель­ный сигнал, который через ди-

оды VD1 и VD4 поступает на выход усилителя DA3 и суммируется с основным отрица-

тельным сигна­лом.

В случае возрастания вращающего момента на валу ЭД значение - I_акт увеличива

ется, а результирующий входной сигнал усилтеля DA2 уменьшается, что приводит к уменьшению результи­рующего сигнала на выходе усилителя DA3.

Это вызовет снижение нормируемого сигнала заданной частоты U_норм благодаря чему нагрузка ЭД умеиьшится.

Наоборот, увеличение переключающих токов конденсаторов при коммутации тири-

сторов вызовет увеличе­ние положительного смигнала на входе усилителя DA2, и частота тока преобразовагеля увеличится.

Остановка ЭД связана всегда с уменьшением частоты тока преобразователя, что обусловливает работу ЭД в режиме рекуперации с отдачей электрической энергии в сеть.

Данный режим pаботы может вызвать перенапряжение на конденсаторах. Для пред

отвра­щения этого явления в блоке применены компараторы DA5 и DA6. На инвертирую=

щие входы этих компараторов подается сигнал U_c, соответствующий напряжению сети, а на неинвершрующие ( прямые ) входы подключаются эталонные напряжения, соответст-

вующие 116%-ному и 119%-ному номинальным напряжениям сети.

При нормальных условиях компараторы не работают, так как положительный сиг­нал, снимаемый с выхода компараторов, заперт диодами VD7 и VD8.

Если напряжение U_c при торможении ЭД возрастет до 116% номинального, то с выхода компаратора DA5 снимается отрица­тельный сигнал, который через диод VD7 и резистор R16 поступает па вход операционного усилителя DA8 и суммируется с основным отрицательным сигналом.

Соответственно сигнал заданной часто­ты увеличивается, и ЭД начинает работать с большей частотой вращения. При этом отдача электрической энергии в сеть уменьша­ется и напряжение на конденсаторах восстанавливается до номи­нального значения.

Обратная связь, выполненная с помощью диода VD5 и резистора R11, обеспечива-

ет более плавный переход на большую частоту вращения.

Компаратор DA6 работает аналогич­но, но повышает частоту тока при увеличении напряжения на конденсаторах до 119% номинального.

С помощью электронного устройства А (см. рис. 250, б) пре­дусмотрено дополни-

тельное регулирование частоты тока в зависи­мости от напряжения сети.

Сигнал U₁, вырабатываемый этим устройством, положителен и по значению про-

порционален U_c. При возрастании напряжения U значение U₁ увеличивается и при сумми

ровании с основным сигналом напряжение на входе усили­теля DA7 становится больше, что приводит к возрастанию частоты тока преобразователя.

Если же напряжение сети уменьшается до 96% номинального, то формируемый этим устройством положи­тельный сигнал U₂ на входе усилителя DA8 вычитается из основ

­ного отрицательного сигнала и частота тока преобразователя уменьшается.

Таким образом, ЭД переходит в режим рекуперации и отдает в электрическую сеть столько энергии, сколько необходимо для поддержания установленного значения U_c.

Откорректированный нормируемый сигнал с ограничительной платы поступает на плату преобразователей ПП (см. рис. 250, а), где аналоговое значение напряжения U_норм преобразуется в импульсные сигналы.

Преобразователи данной платы образуют 3 вида импульс­ных сигналов: заданной частоты тока ( f _зад), заданного числа импульсов за полупериод ( Z_имп ) и заданного напряжения преобразователя ( U _зад ).

Преобразователь, вырабатывающий импульсы, определяющие f _зад, работает толь-ко в функции нормируемого cигнала.

Число импульсов, вырабатываемое другим преобразователем за полупериод, зави-

сит как oт частоты вырабатывемого тока, так и от заданного значения выходного напряжения: Z _зад = f ( U_норм, U _зад ).

Очевидно, при уменьшении частоты, когда длительность периода увеличивается,

необходимо увеличивать число импульсов за каждый полупериод. Количество импульсов также определяет значение выходного напряжения.

Сигнал заданного значения напряжения, вырабатываемый третьим преобразовате-

лем, определяет качество работы ЭД, который при частотах 0…50 Гц имеет постоянный магнитный поток лишь при условии U / f = const

Очевидно, что преобразователь, формирующий этот сигнал, должен реагировать как на изменение выходной частоты тока, так и на изменение напряжения сети.

Например, при уменьшении частоты и возрастании длительности полупериода

длительность импульса сигнала также должна автоматически увеличиваться.

Если при работе напряжение сети уменьшилось и стало ниже номинального, то им-

пульсы, формирующие это напряжение на выходе, будут также меньшими по величине.

Но преобразователь, формирующий их, на основании разницы между номинальным и действительным значениями напряжения, сформирует импульсы большей длительности, благодаря чему выходное напряжение на зажимах двигателя останется неизменным.

Преобразователь также увеличивает длительность импульса при работе ЭД с увеличенной нагрузкой в области малых частот. При большом моменте на валу

М_вр = с_м I _акт Ф значение I _акт велико, поэтому вырабатывается дополнительный сигнал U_доп, который поступает на преобразователь.

Последний, увеличивая длительность импульса, способствует повышению напря

жения на выводах ЭД, что приводит к росту вращающего момента за счет увеличения магнитного потока ( роста тока при увеличенном моменте нет ).

Таким образом, сигнал преобразователя заданного выходного напряжения определяется многозначной функцией, зависящей от ряда параметров:

U_зад = f ( f _зад, U_дейст, U_ном, I_акт ),

а также от сигналов блока логики.

Рис. 251. Структурная схема платы микропроцессора тиристорного преобразователя

Выданные платой преобразователя управляющие сигналы (f _зад, Z_имп,U _зад) поступа-

ют через схему согласования СС1 на плату микропроцессора ( рис. 251), в устройство согласования по времени УС, функцию которого выполняет программируемый таймер

( сигнал Z_имп предварительно обрабатывается блоком логики БЛ ).

Центральный процессор ЦП по программе, заложенной в постоянное запоминаю-

щее устройство ПЗУ, обрабатывает данные УС и пофазно формирует управляющие сигна-

лы ( f_задА, f_задВ, f_задС; Z_импА, Z_импВ, Z_импС; U_задА, U_задВ, U_задС ) и направляет их в блок вывода БВ.

Эти сигналя через схему согласования СС2 подаются на плату выходного каскада ВК ( см. рис. 250, а ). Плата выходного каскада определяет точную длительность времени сигналов, окончательные моменты включения тиристоров, усиливает эти сигналы и через логику направляет на плату импульсных усилителей ИУ.

Блок импульсных усилителей состоит из девяти усилителей, по одному на каждый главный тиристор и по одному – на 2 вспомогательных тиристора одной и той же фазы.

С этого блока усиленные сигналы поступают на управляющие электроды тиристо

ров, вызывая работу инвертора.

При работе тиристорного преобразователя частоты возникают неисправности, осно

вными из которых являются: неправильное переключение тиристоров; одновременное включение тиристоров одной фазы ( опрокидывание ); повышение температуры в тири-

сторном блоке выше допустимой; увеличение тока ЭД сверх допустимого; замыкание на корпус; перегрев ЭД.

При большинстве неисправностей блок управления воздействует на блокировоч-

ные цепи контактных релейных устройств., что приводит к отключению пре­образователя.

Сигнал неисправности воздействует через блок конт­роля. Запоминающие устройст

ва этого блока фиксируют поступив­шие сигналы неисправности и включают светодиоды.

Свечение светодиодов не прекращается до устранения возникающих помех.

Не­исправности устраняют согласно заводской инструкции по эксплуатации.