Выпрямители с тиристорным регулятором напряжения.

 

При разработке регулируемого источника питания без высокочастотного преобразователя разработчик сталкивается с такой проблемой, что при минимальном выходном напряжении и большом токе нагрузки на регулирующем элементе стабилизатор рассеивается большая мощность. До настоящего времени в большинстве случаев эту проблему решали так: делали несколько отводов у вторичной обмотки силового трансформатора и разбивали весь диапазон регулировки выходного напряжения на несколько поддиапазонов. Такой принцип использован во многих серийных источниках питания, например, УИП-2 и более современных. Понятно, что использование источника питания с несколькими поддиапазонами усложняется, усложняется также дистанционное управление таким источником питания, например, от ЭВМ.

Выходом мне показалось использование управляемого выпрямителя на тиристоре т. к. появляется возможность создания источника питания, управляемого одной ручкой установки выходного напряжения или одним управляющим сигналом с диапазоном регулировки выходного напряжения от нуля (или почти от нуля) до максимального значения. Такой источник питания можно будет изготовить из готовых деталей, имеющихся в продаже.

К настоящему моменту управляемые выпрямители с тиристорами описаны и весьма подробно в книгах по источникам питания, но практически в лабораторных источниках питания применяются редко. В любительских конструкциях они также редко встречаются (кроме, конечно, зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов). Надеюсь, что настоящая работа поможет изменить это положение дел.

В принципе, описанные здесь схемы могут быть применены для стабилизации входного напряжения высокочастотного преобразователя, например, как это сделано в телевизорах “Электроника Ц432”. Приведенные здесь схемы могут также быть использованы для изготовления лабораторных источников питания или зарядных устройств.

Описание своих работ я привожу не в том порядке как я их проводил, а более или менее упорядочено. Сначала рассмотрим общие вопросы, затем “низковольтные” конструкции типа источников питания для транзисторных схем или зарядки аккумуляторов и затем “высоковольтные” выпрямители для питания схем на электронных лампах.

Работа тиристорного выпрямителя на емкостную нагрузку

В литературе описано большое количество тиристорных регуляторов мощности, работающих на переменном или пульсирующем токе с активной (например, лампы накаливания) или индуктивной (например, электродвигатель) нагрузкой. Нагрузкой же выпрямителя обычно является фильтр в котором для сглаживания пульсаций применяются конденсаторы, поэтому нагрузка выпрямителя может иметь емкостный характер.

 

Рассмотрим работу выпрямителя с тиристорным регулятором на резистивно-емкостную нагрузку. Схема подобного регулятора приведена на рис. 1.

 

 

 

Рис. 1.

   Здесь для примера показан двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, однако он может быть выполнен и по другой схеме, например, мостовой. Иногда тиристоры кроме регулирования напряжения на нагрузке U

н выполняют также функцию выпрямительных элементов (вентилей), однако такой режим допускается не для всех тиристоров (тиристоры КУ202 с некоторыми литерами допускают работу в качестве вентилей). Для ясности изложения предположим, что тиристоры используются только для регулирования напряжения на нагрузке U_н, а выпрямление производится другими приборами.

 

Принцип работы тиристорного регулятора напряжения поясняет рис. 2. На выходе выпрямителя (точка соединения катодов диодов на рис. 1) получаются импульсы напряжения (нижняя полуволна синусоиды “вывернута” вверх), обозначенные U_выпр

. Частота пульсаций f_п на выходе двухполупериодного выпрямителя равна удвоенной частоте сети, т. е. 100Hz при питании от сети 50Hz. Схема  управления подает на управляющий электрод тиристора импульсы тока (или света если применен оптотиристор) с определенной задержкой t_з относительно начала периода пульсаций, т. е. того момента, когда напряжение выпрямителя U_выпр становится равным нулю.

 

 

Рис. 2.

    Рисунок 2 выполнен для случая, когда задержка t_з превышает половину периода пульсаций. В этом случае схема работает на падающем участке волны синусоиды. Чем больше задержка момента включения тиристора, тем меньше получится выпрямленное напряжение U

н на нагрузке. Пульсации напряжения на нагрузке U_н сглаживаются конденсатором фильтра C_ф. Здесь и далее сделаны некоторые упрощения при рассмотрении работы схем: выходное сопротивление силового трансформатора считается равным нулю, падение напряжения на диодах выпрямителя не учитывается, не учитывается время включения тиристора. При этом получается что подзаряд емкости фильтра C_ф происходит как бы мгновенно. В реальности после подачи запускающего импульса на управляющий электрод тиристора заряд конденсатора фильтра занимает некоторое время, которое, однако, обычно намного меньше периода пульсаций Т

п.

 Теперь представим, что задержка момента включения тиристора t_з равна половине периода пульсаций (см. рис. 3). Тогда тиристор будет включаться, когда напряжение на выходе выпрямителя проходит через максимум.

 

 

 

Рис. 3.

 

    В этом случае напряжение на нагрузке U_н также будет наибольшим, примерно таким же, как если бы тиристорного регулятора в схеме не было (пренебрегаем падением напряжения на открытом тиристоре).

 Здесь мы и сталкиваемся с проблемой. Предположим, что мы хотим регулировать напряжение на нагрузке почти от нуля до наибольшего значения, которое можно получить от имеющегося силового трансформатора. Для этого с учетом сделанных ранее допущения потребуется подавать на тиристор запускающие импульсы ТОЧНО в момент, когда U

выпр проходит через максимум, т. е. t_з=T_п/2. С учетом того, что тиристор открывается не моментально, а подзарядка конденсатора фильтра C_ф также требует некоторого времени, запускающий импульс нужно подать несколько РАНЬШЕ половины периода пульсаций, т. е. t_з<T_п/2. Проблема в том, что во-первых сложно сказать насколько раньше, т. к. это зависит от таких причин, которые при расчете точно учесть сложно, например, времени включения данного экземпляра тиристора или полного (с учетом индуктивностей) выходного сопротивления силового трансформатора. Во-вторых, даже если произвести расчет и регулировку схемы абсолютно точно, время задержки включения t _з, частота сети, а значит, частота и период T_п пульсаций, время включения тиристора и другие параметры со временем могут измениться. Поэтому для того чтобы получить наибольшее напряжение на нагрузке U_н возникает желание включать тиристор намного раньше половины периода пульсаций.

 Предположим, что так мы и поступили, т. е. установили время задержки t_з намного меньшее Т_п/2. Графики, характеризующие работу схемы в этом случае приведены на рис. 4. Заметим, что если тиристор откроется раньше половины полупериода, он будет оставаться в открытом состоянии пока не закончится процесс заряда конденсатора фильтра C

ф (см. первый импульс на рис. 4).

 

 

Рис. 4.

 

    Оказывается, что при малом времени задержки t_з возможно возникновение колебаний выходного напряжения регулятора. Они возникают в том случае, если в момент подачи на тиристор запускающего импульса напряжение на нагрузке U_н оказывается больше напряжения на выходе выпрямителя U_выпр. В этом случае тиристор оказывается под обратным напряжением и не может открыться под действием запускающего импульса. Один или несколько запускающих импульсов могут быть пропущены (см. второй импульс на рис. 4). Следующее включение тиристора произойдет когда конденсатор фильтра разрядится и в момент подачи управляющего импульса тиристор будет находиться под прямым напряжением.

 

Вероятно, наиболее опасным является случай, когда оказывается пропущен каждый второй импульс. В этом случае через обмотку силового трансформатора будет проходить постоянный ток, под действием которого трансформатор может выйти из строя.

 

Для того чтобы избежать появления колебательного процесса в схеме тиристорного регулятора вероятно можно отказаться от импульсного управления тиристором, но в этом случае схема управления усложняется или становится неэкономичной. Поэтому автор разработал схему тиристорного регулятора в которой тиристор нормально запускается управляющими импульсами и колебательного процесса не возникает. Такая схема приведена на рис. 5.

 

 

Рис. 5.

 

     Здесь тиристор нагружен на пусковое сопротивление R_п, а конденсатор фильтра C_ф и нагрузка R_н подключены через пусковой диод VD_п. В такой схеме запуск тиристора происходит независимо от напряжения на конденсаторе фильтра C

ф.  После подачи запускающего импульса на тиристор его анодный ток сначала начинает проходить через пусковое сопротивление R_п и, затем, когда напряжение на R_п превысит напряжение на нагрузке U_н, открывается пусковой диод VD_п и анодный ток тиристора подзаряжает конденсатор фильтра C_ф. Сопротивление R_п выбирается такой величины чтобы обеспечить устойчивый запуск тиристора при минимальном времени задержки запускающего импульса t_з. Понятно, что на пусковом сопротивлении бесполезно теряется некоторая мощность. Поэтому в приведенной схеме предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания, тогда можно будет применить пусковое сопротивление большой величины и уменьшить потери мощности.

 

    Схема на рис. 5 имеет тот недостаток, что ток нагрузки проходит через дополнительный диод VD_п, на котором бесполезно теряется часть выпрямленного напряжения. Этот недостаток можно устранить, если подключить пусковое сопротивление R_п к отдельному выпрямителю. Схема с отдельным выпрямителем управления, от которого питается схема запуска и пусковое сопротивление R_п приведена на рис. 6. В этой схеме диоды выпрямителя управления могут быть маломощными т. к. ток нагрузки протекает только через силовой выпрямитель.

 

 

 

Рис. 6.

 

Низковольтные источники питания с тиристорным регулятором

 

Ниже приводится описание нескольких конструкций низковольтных выпрямителей с тиристорным регулятором. При их изготовлении я взял за основу схему тиристорного регулятора, применяемого в устройствах для заряда автомобильных аккумуляторов (см. рис. 7). Эта схема успешно применялась моим покойным товарищем А. Г. Спиридоновым.

 

 

Рис. 7.

 

 

Элементы, обведенные на схеме (рис. 7), устанавливались на небольшой печатной плате. В литературе описано несколько подобных схем, отличия между ними минимальны, в основном, типами и номиналами деталей. В основном отличия такие:

 

1.     Применяют времязадающие конденсаторы разной емкости, т. е. вместо 0.5mF ставят 1mF, и, соответственно, переменное сопротивление другой величины. Для надежности запуска тиристора в своих схемах я применял конденсатор на 1mF.

 

2.     Параллельно времязадающему конденсатору можно не ставить сопротивление (3kW на рис. 7). Понятно, что при этом может потребоваться переменное сопротивление не на 15kW, а другой величины. Влияние сопротивления, параллельного времязадающему конденсатору на устойчивость работы схемы я пока не выяснил.

 

3.     В большинстве описанных в литературе схем применяются транзисторы типов КТ315 и КТ361. Порою они выходят из строя, поэтому в своих схемах я применял более мощные транзисторы типов КТ816 и КТ817.

 

4.     К точке соединения базы pnp и коллектора npn транзисторов может быть подключен делитель из сопротивлений другой величины (10kW и 12kW на рис. 7).

 

5.     В цепи управляющего электрода тиристора можно установить диод (см. на схемах, приведенных ниже). Этот диод устраняет влияние тиристора на схему управления.

 

Схема (рис. 7) приведена для примера, несколько подобных схем с описаниями можно найти в книге “Зарядные и пуско-зарядные устройства: Информационный обзор для автолюбителей / Сост. А. Г. Ходасевич, Т. И. Ходасевич -М.:НТ Пресс, 2005”. Книга состоит из трех частей, в ней собраны чуть ли не все зарядные устройства за историю человечества.

 

Простейшая схема выпрямителя с тиристорным регулятором напряжения приведена на рис. 8.

 

 

Рис. 8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9.

 

Достоинством данной схемы является меньшее число силовых диодов, требующих установки на радиаторы. Заметим, что диоды Д242 силового выпрямителя соединены катодами и могут быть установлены на общий радиатор. Анод тиристора соединенный с его корпусом подключен к “минусу” нагрузки.

 

Монтажная схема этого варианта управляемого выпрямителя приведена на рис. 10.

 

 

Рис. 10.

 

 

Для сглаживания пульсаций выходного напряжения может быть применен LC-фильтр. Схема управляемого выпрямителя с таким фильтром приведена на рис. 11.

 

 

Рис. 11.

 

 

Я применил именно LC-фильтр по следующим соображениям:

 

1.     Он более устойчив к перегрузкам. Я разрабатывал схему для лабораторного источника питания, поэтому перегрузки его вполне возможны. Замечу, что даже если сделать какую-либо схему защиты, то у нее будет некоторое время срабатывания. За это время источник питания не должен выходить из строя.

 

2.     Если сделать транзисторный фильтр, то на транзисторе обязательно будет падать некоторое напряжение, поэтому КПД будет низкий, а транзистору может потребоваться радиатор.

 

В фильтре использован серийный дроссель Д255В.

 

Рассмотрим возможные модификации схемы управления тиристором. Первая из них показана на рис. 12.

 

 

Рис. 12.

 

    Обычно времязадающую цепь тиристорного регулятора делают из включенных последовательно времязадающего конденсатора и переменного сопротивления. Иногда удобно построить схему так, чтобы один из выводов переменного сопротивления был подключен к “минусу” выпрямителя. Тогда можно включить переменное сопротивление параллельно конденсатору, как сделано на рисунке 12. Когда движок находится в нижнем по схеме положении, основная часть тока, проходящего через сопротивление 1.1kW поступает во времязадающий конденсатор 1mF и быстро заряжает его. При этом тиристор запускается на “макушках” пульсаций выпрямленного напряжения или немного раньше и выходное напряжение регулятора получается наибольшим. Если движок находится в верхнем по схеме положении, то времязадающий конденсатор закорочен и напряжение на нем никогда не откроет транзисторы. При этом выходное напряжение будет равно нулю. Меняя положение движка переменного сопротивления, можно изменять силу тока, заряжающего времязадающий конденсатор и, таким образом, время задержки запускающих импульсов.

 

Иногда требуется производить управление тиристорным регулятором не при помощи переменного сопротивления, а от какой-нибудь другой схемы (дистанционное управление, управление от вычислительной машины). Бывает, что детали тиристорного регулятора находятся под большим напряжением и непосредственное присоединение к ним опасно. В этих случаях вместо переменного сопротивления можно использовать оптрон.

 

 

Рис. 13.

 

    Пример включения оптрона в схему тиристорного регулятора показан на рис. 13. Здесь используется транзисторный оптрон типа 4N35. База его фототранзистора (вывод 6) соединена через сопротивление с эмиттером (вывод 4). Это сопротивление определяет коэффициент передачи оптрона, его быстродействие и устойчивость к изменениям температуры. Автор испытал регулятор с указанным на схеме сопротивлением 100kW, при этом зависимость выходного напряжения от температуры оказалась ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ, т. е. при очень сильном нагреве оптрона (оплавилась полихлорвиниловая изоляция проводов) выходное напряжение уменьшалось. Вероятно, это связано с уменьшением отдачи светодиода при нагреве. Автор благодарит С. Балашова за советы по использованию транзисторных оптронов.

 

 

 

Рис. 14.

 

 

    Рассмотрим также пример схемы с тиристорным регулятором на большее напряжение (см. рис. 15). Схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора ТСА-270-1, дающей переменное напряжение 32V. Номиналы деталей, указанные на схеме, подобраны под это напряжение.

 

 

Рис. 15.

 

 

    Схема на рис. 15 позволяет плавно регулировать выходное напряжение от 5V до 40V, что достаточно для большинства устройств на полупроводниковых приборах, таким образом, эту схему можно взять за основу при изготовлении лабораторного источника питания.

 

Недостатком этой схемы является необходимость рассеивать достаточно большую мощность на пусковом сопротивлении R7. Понятно, что чем меньше ток удержания тиристора, тем больше может быть величина и меньше мощность пускового сопротивления R7. Поэтому здесь предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания.

 

Заметим также следующее. Часто в схемах тиристорных регуляторов применяют пороговые элементы с неизменным порогом срабатывания. При макетировании схемы автор решил так поступить чтобы обеспечить подачу в управляющий электрод тиристора импульсов постоянной амплитуды. Попытка стабилизировать порог срабатывания транзисторной схемы управления привела к ухудшению стабильности ее работы. Поэтому от стабилизации напряжения на конденсаторе C1, при котором открываются транзисторы было решено отказаться; к точке соединения базы VT1 и коллектора VT2 подключен делитель R4R5, питающийся пульсирующим напряжением с выпрямителя на диодах VD1-VD4. В этом случае схема работает устойчиво и в ней не замечено паразитных колебаний.

 

Кроме обычных тиристоров в схеме тиристорного регулятора может быть использован оптотиристор. На рис. 16. приведена схема с оптотиристором ТО125-10.

 

 

Рис. 16.

 

    Здесь оптотиристор просто включен вместо обычного, но т.к. его фототиристор и светодиод изолированы друг от друга, схемы его применения в тиристорных регуляторах могут быть и другими. Заметим, что благодаря малому току удержания тиристоров ТО125 пусковое сопротивление R7 требуется менее мощное, чем в схеме на рис. 15. Поскольку автор опасался повредить светодиод оптотиристора большими импульсными токами, в схему было включено сопротивление R6. Как оказалось, схема работает и без этого сопротивления, причем без него схема лучше работает при низких напряжениях на выходе.

 

Высоковольтные источники питания с тиристорным регулятором

 

При разработке высоковольтных источников питания с тиристорным регулятором за основу была взята схема управления оптотиристором, разработанная В. П. Буренковым (ПРЗ) для сварочных аппаратов.  Для этой схемы разработаны и выпускаются печатные платы. Автор выражает благодарность В. П. Буренкову за образец такой платы. Схема одного из макетов регулируемого выпрямителя с использованием платы конструкции Буренкова приведена на рис. 17.

 

 

Рис. 17.

 

     Детали, установленные на печатной плате обведены на схеме пунктиром. Как видно из рис. 16, на плате установлены гасящие сопротивления R1 и R2, выпрямительный мост VD1 и стабилитроны VD2 и VD3. Эти детали предназначены для питания от сети 220V. Чтобы испытать схему тиристорного регулятора без переделок в печатной плате, использован силовой трансформатор ТБС3-0,25У3, вторичная обмотка которого подключена таким образом, что с нее снимается переменное напряжение 200V, т. е. близкое к нормальному питающему напряжению платы. Схема управления работает аналогично описанным выше, т. е. конденсатор С1 заряжается через подстроечное сопротивление R5 и переменное сопротивление (установлено вне платы) до того момента, пока напряжение на нем не превысит напряжение на базе транзистора VT2, после чего транзисторы VT1 и VT2 открываются и происходит разряд конденсатора С1 через открывшиеся транзисторы и светодиод оптронного тиристора.

 

Достоинством данной схемы является возможность подстройки напряжения, при котором открываются транзисторы (при помощи R4), а также минимального сопротивления во времязадающей цепи (при помощи R5). Как показывает практика, иметь возможность такой подстройки весьма полезно, особенно если схема собирается в любительских условиях из случайных деталей. При помощи подстроечных сопротивлений R4 и R5 можно добиться регулировки напряжения в широких пределах и устойчивой работы регулятора.

 

С этой схемы я начинал свои ОКР по разработке тиристорного регулятора. В ней же и был обнаружен пропуск запускающих импульсов при работе тиристора на емкостную нагрузку (см. рис. 4). Желание повысить стабильность работы регулятора привело к появлению схемы рис. 18. В ней автор опробовал работу тиристора с пусковым сопротивлением (см. рис 5.

 

 

 

Рис. 18.

 

    В схеме рис. 18. использована та же плата, что и в схеме рис. 17, только с нее удален диодный мост, т.к. здесь используется один общий для нагрузки и схемы управления выпрямитель. Заметим, что в схеме на рис. 17 пусковое сопротивление подобрано из нескольких параллельно включенных чтобы определить максимально возможное значение этого сопротивления, при котором схема начинает устойчиво работать. Между катодом оптотиристора и конденсатором фильтра включено проволочное сопротивление 10W. Оно нужно для ограничения бросков тока через опторитистор. Пока это сопротивление не было установлено, после поворота ручки переменного сопротивления оптотиристор пропускал в нагрузку одну или несколько целых полуволн выпрямленного напряжения.

На основании проведенных опытов была разработана схема выпрямителя с тиристорным регулятором, пригодная для практического использования. Она приведена на рис. 19.

 

 

Рис. 19.

 

 

 

Рис. 20.

 

     Печатная плата SCR1M0 (рис. 20) разработана для установки на нее современных малогабаритных электролитических конденсаторов и проволочных сопротивлений в керамическом корпусе типа SQP. Автор выражает благодарность Р. Пеплову за помощь с изготовлением и испытанием этой печатной платы.

 Поскольку автор разрабатывал выпрямитель с наибольшим выходным напряжением 500V, потребовалось иметь некоторый запас по выходному напряжению на случай снижения напряжения сети. Увеличить выходное напряжение оказалось возможным если пересоединить обмотки силового трансформатора, как показано на рис. 21.

 

 

Рис. 21.

 

     Замечу также, что схема рис. 19 и плата рис. 20 разработаны с учетом возможности их дальнейшего развития. Для этого на плате SCR1M0 имеются дополнительные выводы от общего провода GND1 и GND2, от выпрямителя DC1

 

Разработка и налаживание выпрямителя с тиристорным регулятором SCR1M0 проводились совместно со студентом Р. Пеловым в ПГУ. C его помощью были сделаны фотографии модуля SCR1M0 и осциллограмм.

 

 

Рис. 22. Вид модуля SCR1M0 со стороны деталей

 

 

Рис. 23. Вид модуля SCR1M0 со стороны пайки

 

 

Рис. 24. Вид модуля SCR1M0 сбоку

 

Таблица 1. Осциллограммы при малом напряжении

 

№ п/п	Минимальное положение регулятора напряжения	По схеме	Примечания

Трехфазный регулятор мощности — схема, описание работы

Данный трехфазный регулятор мощности был разработан для управления током нагревателя  в вакуумной печи 150 КВт. Подойдет для регулирования мощности в любых трехфазных схемах с тиристорами от 10 до 2500А. Обновлено 03.2019.

• Регулятор мощности тиристорный.
• Фазо-импульсный регулятор
• Применим для схем с тиристорами от 10А до 2500А.
• Входной сигнал 0-10V
• Диапазон регулировки мощности от 0 до 100%
• Варианты подключения смотрите ниже

Схема трехфазного регулятора мощности и его принцип действия.

tca

Изображение 1 из 1

Схема трехфазного регулятора мощности

Трехфазный регулятор мощности разработан на базе 3-х микросхем TCA (Siemens) 785. Данная микросхема вырабатывает управляющие импульсы открытия тиристоров и устроена таким образом, что при 0В на входе — импульс управления подается в начале полуволны(тиристор полностью открыт) А при входном напряжении 10V управляющий импульс не подается(тиристор закрыт). Поэтому, для перехода на классическую схему управления — 0V на входе — минимальная  мощность на выходе, 10V — максимальная, сделана соответствующая доработка. Импульсы выдаваемые микросхемой TCA 785 усилены и преобразованы.

В данном трехфазном регуляторе так же присутствует плата синхронизации с трехфазной питающей сетью, показана на схеме ниже.

Варианты подключения

• Напрямую от питающей сети

Напрямую от трехфазной сети, без использования понижающего трансформатора данный регулятор можно применять для регулирования мощности как трехфазной нагрузки, так нагрузки постоянного тока. Коммутационная схема регулятора мощности в таких случаях выглядит так

• С использованием понижающего или разделительного трансформатора. С потребителем постоянного тока

Если регулятор подключается во вторичку как показано на схеме выше. В таком случае вторичные обмотки трансформатора можно соединять как треугольником так и в звезду.

Внимание! При включении 3-х фазного регулятора в первичку трансформатора. Первичные обмотки соединять только звездой! С треугольником схема не работает.

• Без понижающего трансформатора. С  нагрузкой постоянного тока.

Трехфазный регулятор мощности своими руками.

(данный раздел статьи будет дополняться по мере изготовления 3-фазного регулятора)

Что-же, давайте перейдем от теории к практике и соберем такой регулятор. Он будет использоваться для автоматического управления температурой в печи отжига отливок. В литейном цеху.

Условно трехфазный регулятор можно изобразить так:

Модуль синхронизации — три трансформатора для синхронизации по 3-м фазам.

Плата регулятора — схема трехфазного регулятора представлена выше, печатная плата показана ниже)

Модуль согласования. Разные типы тиристоров требуют разных по форме импульсов открытия. В модуле согласования мы настраиваем ширину и амплитуду импульса в зависимости от выбранных тиристоров.

Делаем печатную плату

Скачать pdf печатной платы регулятора, сторона дорожек

Скачать pdf печатной платы регулятора, сторона элементов

так выглядит наша готовая плата регулятора

Теперь собираем синхронизацию. В данном случае будет использован трехфазный тиристорно-диодный выпрямитель без понижающего трансформатора. Поэтому схему синхронизации подключаем так:

Схема платы согласования выглядит следующим образом:

Показан только один канал. Нужно собрать таких три.

Все регулятор готов. Подключаем его к трехфазному выпрямителю, а на вход задания подаем сигнал 0-10В температурного контроллера. (или потенциометра, для ручного управления).

Подытожим. Если у вас есть  трехфазная установка, печь, нагреватель, да что угодно, любой потребитель мощности с максимальным потребляемым током  до 2500 А. Можете смело использовать такой трехфазный регулятор мощности. Подобрав при этом трансформатор в зависимости от потребляемой мощности вашей установки. Или подключить регулятор напрямую от питающей трехфазной сети без использования понижающего трансформатора. Данный трехфазный регулятор мощности испытан и отлично себя зарекомендовал на более чем 10-ти печах мощностью до 300 000 W (срок эксплуатации уже более 6 лет).

Купить такой 3-х фазный регулятор можно по ссылке.

Если вы хотите собрать трехфазный регулятор мощности своими руками, напишите в комментариях, дам необходимую информацию.

---

Обзоры товаров

Эндоскоп с Aliexpress. Обзор, примеры фото и видео.

on 23 августа, 2019 by admin

Эндоскоп представляет из себя шнур диаметром 5мм , на конце которого размещена видеокамера со светодиодной п…

Технологии

Как летнюю жару превратить в тепло зимой. Автономное отопление на солнечных батареях.

on 16 апреля, 2019 by admin

В этом материале постараемся теоретически решить задачу автономное отопление на солнечных батареях. Посчит…

Технологии

Трехфазный регулятор мощности на тиристорах

on 22 марта, 2019 by admin

Данный трехфазный регулятор мощности был разработан для управления током нагревателя  в вакуумной печи 150…

Технологии

Садовый пруд на солнечных батареях. Биоплато, экопруд.

on 24 января, 2019 by admin

Чтобы очистить садовый пруд нужно организовать биоплато. Чем больше солнца тем больший объем воды солнечные …

Технологии

Можно ли заряжать литиевые аккумуляторы напрямую от солнечных батарей

on 27 сентября, 2018 by admin

Возможно ли использовать солнечную панель как зарядное для литиевых аккумуляторов li ion типа 18650.  Мы решили…

Обзоры товаров

Aiek M-5 телефон-кредитка. Обзор

on 31 июля, 2018 by admin

Aiek M5 из магазина AliExpress. Начну с главного. Телефончик действительно хорош, вызывает много положительных эмоци…

Управляемые трехфазные выпрямители — Студопедия

Принцип работы трехфазного выпрямителяс нуле­вым проводом. На рисунке 3.1 представлена схема трехфазного управляемого вы­прямителя с нулевым проводом и кривые тока и напряжения.

Если тиристоры неуправляемые, то они будут пропу­скать ток в течение всего положительного полупериода фазного напряжения. Тогда, например, тиристор под действием напряжения вторичной обмотки трансфор­матора будет открыт в интервале (рисунок 3.1, б и в). Од­нако на участке 0 – 30° тиристор оказывается запертым напряжением , большим напряжения и при­ложенным в запирающем тиристор на­правле­нии через открытый тиристор . Подобным же образом тиристор ока­жется запертым и на участке за счет напряжения , при­ложенного плюсом к катоду тиристора через открывшийся тиристор . Ин­тервал про­водимости тиристора на рисунке 3.1, в) заштрихован.

Таким образом, управлять моментом отпирания тиристоров можно лишь, начиная с . Поэтому именно с этого значения целесоо­бразно отсчиты­вать угол αподачи на управляющих импульсов (УЭ). Следовательно, рисунок 3.1, в) соответствует и максимальному напря­жению на нагрузке

(2.4)

Изменяя можно управлять средним значе­нием напряжения на нагрузке, которое для режима непрерывного тока с учетом (2.5) определяется формулой

(2.5)

где – действующее значение фазного напряжения вторичной обмот­ки транс­форматора.

На рисунке 3.1, г) показаны кривые напряжения и тока при активно – индуктивной нагрузке, когда . Как видно из графика у трехфазного управляемого выпрямителя с нулевым проводом вы­прямлен­ное напряжение имеет уменьшенные пульсации и фазы нагружены равномерно.

В общем случае для m-фазного управляемого выпрямителя среднее значение выпрямленного напряжения может быть получено при непрерывном токе путем инте­грирования фаз­ного напряжения на интервале проводимости (рис. 2.1)

, (2.6)

где

.

	Рисунок 2.5 – Схема трехфазного управляемого вы­прямителя с нулевым проводом

В этой схеме изменяя угол от­пирания управляемых вентилей, регулируют выпрямленным напряжением на нагрузке (на выходе). Применение управляемых выпрямителей для регулиро­вания напряжения в широких преде­лах за счет изменения угла от­пирания управляемых вентилей имеет свои особенности. Одним из таких особенностей является то, что при большом значении ин­дуктив­ности нагрузки обеспечивается режим непрерывного тока.

П р и н ц и п р а б о т ы т р е х ф а з н о г о м о с т о в о г о выпрямителя. Принцип регулирования напряжения на выходе мостовой схемы трехфазного управляемого выпрямителя, обеспечивающая на­именьшую пульсацию выходного напряжения, показана на рисунке 3.2.

Управляющие сигналы, откры­вающие тиристоры, подаются в после­довательности со сдвигом на 60°, т. е. m = 6, причем тири­сторы и открываются в положи­тель­ные, а тиристоры и – в отри­цательные полупериоды фаз­ных напряжений. Интервал проводи­мости каждого тиристора равен 120°, в каждый момент времени открыты два тиристора (по одному в плече моста) и напряжение на якоре определяется раз­ностью фазных напряже­ний двух вторичных обмоток трансформатора, т, е. ли­нейным напряже­нием. Сред­нее значение напряжения на нагрузке в соответст­вии с (3.1) имеет следующий вид

(2.7)

где – действующее значение линейного напряжения вторич­ной об­мотки трансформатора.

	Рисунок 2. 6 – Схема трехфазного мостового управ­ляемого выпрямителя

На рисунке 3.3 приведены кривые тока и напряжения схемы трехфазного мостового управляемого вы­прямителя. Наличие индуктивности в фазах приводит к уменьше­нию среднего значения напряжения выпрямите­ля.

Рисунок 2. 7 – Кривые тока и напряжения схемы трехфазного мостового управляемого вы­прямителя

Контрольные вопросы:

1. Тиристорный выпрямитель является ли управляемым преобразователем;

2. Функция тиристорного выпрямителя заключается в;

3. Чем отличается двухполупериодный тиристорный выпрямитель от однополупериодного;

4. Какую функцию выполняет выпрямитель;

5. Чем отличается схема двухполупериодного тиристорного выпрямителя от двухполупериодного тиристорного преобразователя с нулем.

Исследование трехфазного мостового управляемого выпрямителя — Студопедия

Цель работы

Целью работы является исследование трехфазного мостового управляемого выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку с противо-э.д.с. и с обратным диодом.

В лабораторной работе исследуются внешние, энергетические, регулировочные характеристики выпрямителя, а также рассматривается гармонический состав потребляемого преобразователем тока.

Лабораторная работа позволяет закрепить теоретические знания о принципе действия и характеристиках трехфазного мостового выпрямителя, освоить моделирование полупроводниковых преобразователей в программе Simulink.

Теоретические сведения к лабораторной работе

Одной из наиболее распространенных среди всех схем выпрямления является трехфазная мостовая схема (схема Ларионова), изображенная на рисунке 4.

Рисунок 4 – Трехфазная мостовая схема

Трехфазная мостовая схема обладает высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками: наилучшим коэффициентом использования трансформатора по мощности и высокой частотой пульсаций (шестипульсная) выпрямленного напряжения.

Схема трехфазного мостового выпрямителя содержит выпрямительный мост из шести вентилей, в котором последовательно соединены две трехфазные группы. В левой группе (VD1, VD3, VD5) вентили соединены катодами (катодная группа), а в правой (VD4, VD6, VD2) – анодами (анодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником.

Особенность работы управляемого выпрямителя заключается в задержке на угол α момента отпирания очередных тиристоров относительно точек естественного отпирания. На рисунке 5 приведены диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу выпрямителя на активную нагрузку при α=30°, 60° и 90°.

Рисунок 5 – Диаграммы работы трехфазного управляемого выпрямителя на активную нагрузку

 

Как видно из диаграмм при α≤60° кривые выпрямленного тока и напряжения (U_d и i_d) непрерывны. При этом зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла регулирования (регулировочная характеристика) определяется выражением:

,

где .

Для активной нагрузки угол α=60° является критическим и при дальнейшем его увеличении в кривых U_d и i_d появляются паузы – работа выпрямителя в режиме прерывистых токов. Для индуктивной нагрузки критическим является угол α=90°.

На рисунке 6 приведены регулировочные характеристики трехфазного выпрямителя при работе на индуктивную (а) и активную (б) нагрузки.

Рисунок 6 – Регулировочные характеристики трехфазного управляемого выпрямителя

 

При рассмотрении работы управляемого трехфазного выпрямителя необходимо особое внимание уделить его энергетическим показателям. Это связано с тем, что управляемый выпрямитель отрицательно влияет на питающую сеть переменного тока. Во-первых, он потребляет из сети несинусоидальный ток. Во-вторых, он сдвигает фазу потребляемого тока относительно питающего напряжения.

Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка для исследования работы трехфазного управляемого выпрямителя показана на рисунке 7. Для построения модели выпрямителя необходимы следующие блоки:

· трехфазный программируемый источник синусоидального напряжения 3-Phase Programmable Voltage Source;

· блок3-Phase Series RLC Branch,моделирующий комплексное активное и реактивное сопротивление трансформатора;

· блок Universal Bridge, моделирующий мостовую схему соединения вентилей;

· блок управления трехфазным мостовым управляемым выпрямителем Synchronized 6-Pulse Generator, где угол управления α задается блоком Constant;

· последовательная RLC цепь Series RLC Branch, моделирующая нагрузку выпрямителя;

· источник постоянного тока DC Voltage Source, моделирующий противо-э.д.с в нагрузке;

· блоки Fourier измерения гармонических составляющих сигнала, где блок «Fourier Ia» измеряет гармоническую составляющую тока питания и начальную фазу этого тока; блоки «Fourier In» и «Fourier Un» измеряют среднее значение тока и напряжения на нагрузке, блок «Fourier It» измеряет гармоническую составляющую тока тиристора;

· блок «RMS It» измеряет действующее значение тока в тиристоре.

Порядок и методика выполнения лабораторной работы

1.Составить модель трехфазного мостового выпрямителя, изображенную на рисунке 7 (раздел «Описание виртуальной лабораторной установки»).

2.Во вкладке Simulation/Configuration parameters установить параметры моделирования (рисунок 1). В поле Solver выбрать метод ode23tb. В поле Max step sizeустановить значение шага моделирования, это же значение занести в поле Sample time всех блоков, которые имеют это поле.

3.Установить параметры всех блоков, составляющих модель выпрямителя.

Параметры источника питания установить согласно приложению 1: в блоке Three-Phase Programmable Voltage Sourceустановить амплитуду напряжения равную линейному напряжению вторичной обмотки трансформатора U₂ (приложение 1).

В блоке Three-Phase Series RLC Branchустановить активное сопротивление одной фазы трансформатора (r_2КТ) и индуктивность рассеяния трансформатора (L_Т), приведенные к вторичной обмотке.

Комплексное сопротивление одной фазы трансформатора:

,

где U_К – напряжение КЗ трансформатора, % (приложение 1),

S – мощность трансформатора, ВА (приложение 1).

Активное сопротивление фазы трансформатора:

,

где P_КЗ – активная мощность потерь короткого замыкания, Вт (приложение 1).

Реактивное сопротивление фазы трансформатора:

.

Индуктивность рассеяния трансформатора:

,

где f – частота питающей сети.

Параметры диода и универсального моста устанавливаются согласно приведенным выше настройкам (раздел «Краткое описание используемых блоков и первоначальная настройка параметров моделирования»).

Параметры блоков Series RLC Branch и DC Voltage Source, моделирующих соответственно нагрузку выпрямителя и противо-э.д.с в нагрузке, устанавливаются согласно приложению 2, т.к. в качестве нагрузки выступает двигатель постоянного тока.

Для получения среднего значения тока (напряжения) в настройках блока Fourier необходимо задать номер гармоники – 0.

4.Снять внешние и энергетические характеристики выпрямителя.

При снятии внешних характеристик параметры RL-нагрузки остаются без изменений, противо-э.д.с. нагрузки изменяется в диапазоне от номинального напряжения преобразователя до 0 (фиксируются 8–10 точек).

Внешние характеристики снимаются для трех значений угла управления: α=0 гр., 45 гр. и 80 гр. Результаты моделирования заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

Данные	Измерения	Вычисления
α, гр.	E, В	Iн, А	Uн, В	I1(1)max, А	φ1, гр.	Iт0, А	Iт, А	S1(1), ВА	Pт, Вт	P1(1), Вт	Pн, Вт

 

Необходимо сохранить графики переходных процессов одного из экспериментов в виде картинки для отчета.

Полная и активная мощность по первой гармонике, потребляемая выпрямителем из сети, рассчитывается по выражениям:

где U_1.max – амплитудное значение фазного напряжения,

, В,

I_1.max – амплитуда первой гармоники потребляемого тока, А,

φ₁ – начальная фаза потребляемого тока.

Мощность в нагрузке определяется по выражению:

,

где U_н – среднее значение напряжения на нагрузке, В,

I_н – среднее значение тока нагрузки, А

Потери в тиристоре управляемого выпрямителя рассчитываются по выражению:

,

где U_Т – падение напряжения на тиристоре, В,

I_ТО – среднее значение тока тиристора, А,

I_Т – действующее значение тока тиристора, А,

R_ON – сопротивление тиристора во включенном состоянии, Ом.

5.Снять регулировочные характеристики выпрямителя.

При снятии регулировочной характеристики угол управления α изменять в диапазоне от 0 до 120 градусов, параметры нагрузки при этом остаются постоянными. При снятии характеристики следует задать противо-э.д.с. двигателя равным нулю и активное сопротивление увеличить в 20 раз для ограничения тока нагрузки. Регулировочная характеристика снимается:

· для активно-индуктивной нагрузки с номинальными параметрами нагрузки и обратным диодом,

· для активно-индуктивной нагрузки с номинальными параметрами нагрузки без обратного диода,

· для активно-индуктивной нагрузки с большим значением индуктивности (L_Н=R_Н) без обратного диода,

· для активной нагрузки без обратного диода.

Результаты моделирования заносятся в таблицу 3.

Таблица 3

 

6.Получить номинальный режим работы преобразователя, подобрав значения угла управления α и противо-э.д.с., добившись при этом номинальных значений тока и напряжения на нагрузке. Сохранить графики переходных процессов в виде картинки для отчета.

7.Исследовать гармонические составляющие тока потребляемого выпрямителем при номинальном режиме и режиме работы на большую индуктивность (L_Н=R_Н).

Для просмотра гармонического спектра кривой потребляемого тока необходимо вызвать окно блока «powergui», дважды щелкнув на нем левой кнопкой мыши. Затем необходимо выбрать раздел FFT Analysis. Окно настройки вывода амплитудного спектра тока показано на рисунке 8.

Рисунок 8 – Раздел FFT Analysis блока “powergui”: данные гармонического анализа кривой потребляемого тока

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать:

5. Цель работы;

6. Схема виртуальной лабораторной установки.

7. Расчеты параметров источника питания согласно пункту 3 методики выполнения лабораторной работы.

8. Таблицы с результатами моделирования и вычислений (пункт 4 методики выполнения лабораторной работы).

9. Внешние U_Н = f(I_Н) и энергетические I₁(1)_max = f(I_Н), S₁(1), P₁(1), P_Т = f(P_Н) характеристики выпрямителя (пункт 4 методики выполнения лабораторной работы).

10. Формы кривых токов и напряжений (блок Scope), снимаемых в одном из опытов пункта 4 методики выполнения лабораторной работы с указанием номера эксперимента.

11. Таблицы с результатами моделирования (пункт 5 методики выполнения лабораторной работы).

12. Регулировочные характеристики выпрямителя.

13. Формы кривых токов и напряжений при номинальном режиме работы преобразователя.

14. Гармонический состав тока потребления.

15. Выводы по работе.

 

Лабораторная работа №3

ST33 Трехфазный выпрямитель с полным управлением Тиристорный триггерный регулятор Плата SCR | |

1, 2, 3: Входная рабочая клемма питания платы управления. Контакт 1 с 3 для источника питания переменного тока 380 В, контакт 2 с 3 для источника питания переменного тока 220 В, может быть подключено только одно из напряжений источника питания, рекомендуется использовать источник питания 380 В переменного тока.

4, 5: Клемма CT1 трансформатора тока соответствует отображению тока фазы U, с функцией защиты от перегрузки по току и защиты от обрыва фазы одновременно.Оставьте, если не нужно.

6, 7: Клемма CT2 трансформатора тока соответствует отображению тока фазы V, с функцией защиты от перегрузки по току и защиты от обрыва фазы одновременно. Оставьте, если не нужно.

8, 9: Клемма CT3 трансформатора тока соответствует индикатору тока фазы W с одновременной защитой от перегрузки по току и функцией идентификации защиты от обрыва фазы.Оставьте, если не нужно.

10, 11: Сигнальный терминал входа обратной связи постоянного тока, заводская установка по умолчанию: DC0-5V, GND (-), IF (+), если вам нужны другие сигналы, сообщите об этом заранее.

12, 13: Сигнальный терминал входа обратной связи с постоянным напряжением, заводская установка по умолчанию — DC0-5V, GND (-), VF (+), если вам нужны другие сигналы, сообщите об этом заранее.

14, 15, 16: Вход регулировки потенциометра, с использованием потенциометра 10K 2W, этот входной терминал также может вводить другие сигналы автоматического управления (0-5 В, 0-10 В, 4-20 мА) через порт GND (-) и VR (+) к контролируемому, т.е.е. входной терминал данного сигнала.

17, 18, 19: Общий COM, управление пуском и остановом. Когда режим запуска «самоблокирующийся», замкните 17 и 18, чтобы начать работу. А когда он отключен, работа прекращается, и кнопка старт-стоп на портативном устройстве не работает. Когда режим запуска — «толчковый», соединение 17 и 18 должно начать работу, а соединение 17 и 19 должно быть остановлено, и кнопка пуска / остановки на портативном устройстве действительна.

20: интерфейс ЖК-дисплея, i.е. портативное устройство (опция, не входит в стандартную комплектацию платы управления, приобретается дополнительно).

21, 22, 23: Интерфейс связи RS485 (опция, не входит в стандартную комплектацию платы управления, приобретается дополнительно).

24: Входная клемма кнопки аварийного останова, другая клемма соответствует 17-контактному разъему COM, короткое замыкание 17 и 24, для срабатывания аварийной остановки.

25: Клемма кнопки сброса, другая клемма соответствует 17-контактному разъему COM.В состоянии неисправности замкните накоротко 17 и 25, чтобы система остановилась.

26: Входная клемма перегрева тиристора, другая клемма соответствует 17-контактному разъему COM. Он использует нормально открытый переключатель контроля температуры и автоматически останавливается при перегреве.

27, 28, 29: выход рабочего реле, 27 — нормально разомкнутый терминал, 28 — общий терминал и 29 — нормально замкнутый терминал.

30, 31, 32: выход реле неисправности, 30 — нормально разомкнутый терминал, 31 — общий терминал и 32 — нормально замкнутый терминал.

33, 34, 35: Функция зарезервирована.

36, 37, 38, 39: триггерный интерфейс управления тиристором W-фазы.

40, 41, 42, 43: триггерный интерфейс управления тиристором V-фазы.

44, 45, 46, 47: триггерный интерфейс управления тиристором U-фазы.

48, 49, 50: Клемма входа сигнала синхронизации источника питания главной цепи, 48 соответствует фазе W, 49 соответствует фазе V, а 50 соответствует фазе U. (Синхронный трансформатор рекомендуется в случаях серьезных помех)

,

Трехфазный диодный выпрямитель + тиристор Dfa200aa160

Описание: Все электронные компоненты новые и неиспользованные.

Силовой модуль SanRex, DFA200AA, представляет собой сложный изолированный модуль, предназначенный для цепи быстрого тока.
Он содержит шесть диодов, соединенных по схеме трехфазного моста, и тиристор, подключенный к линии постоянного тока.
1. Этот модуль имеет очень компактную конструкцию. Потому что диодный модуль и тиристор вместе взятые.
2. Этот модуль также изолированного типа между клеммой electorode и монтажной базой. Таким образом, вы можете поместить этот модуль
и другой в один плавник.

Применение:
Инвертор для управления двигателем переменного или постоянного тока, стабилизированный по току источник питания, импульсный источник питания

Упаковка и доставка

Мы проводим предварительную проверку качества при отгрузке. Перед упаковкой все модули должны быть тщательно проверены. У нас есть опытный и преданный своему делу персонал, а также сложные инструменты, чтобы гарантировать лучшее качество заказанных вами компонентов.Вам просто нужно выбрать и использовать их, когда они будут у вас под рукой.

При отправке заказанных вами товаров мы тщательно и умело упакуем все детали, чтобы убедиться, что все компоненты механически и электрически хорошо защищены.

Мы постараемся организовать доставку как можно скорее, когда вы разместите заказ и оплатите его нам. Срок доставки обычно составляет 1-2 рабочих дня, если не указано иное. Мы обычно отправляем через глобальные экспресс-компании: UPS / DHL / TNT / EMS / FedEx / SF Express / Aramax .

Однако, если вы предпочитаете один (и), пожалуйста, просто сообщите нам! Мы постараемся сделать все возможное, чтобы выбрать для вас быструю, экономичную и экономичную курьерскую службу.

Мы не несем ответственности за несчастные случаи, задержки или другие проблемы, за которые несет ответственность курьерская компания.

Ответственность за любые импортные пошлины или сборы несет покупатель.

Наши услуги

One Stop Shopping:

У нас есть полные виды и количество силовых полупроводниковых продуктов на складе и в наличии.Какие бы компоненты вам ни понадобились, вы можете отследить их ЗДЕСЬ !

Конкурентные цены:

У нас есть множество прямых источников, чтобы гарантировать самые низкие цены среди аналогов. Таким образом, мы получаем преимущества как для клиентов, так и для нас.

Возврат и замена:

1. Обычно мы предоставляем 90-дневный гарантийный срок.

2. Если компоненты электроники, которые вы покупаете у нас, не идеального качества, и они не работают в электронном виде в соответствии со спецификациями производителя, чтобы избежать любых конфликтов и максимизировать ваш интерес, пожалуйста, сообщите нам об этом в первый раз.Мы поможем вам вернуть их для замены или возврата денег.

3. Любой компонент электроники должен быть возвращен в исходном состоянии, чтобы иметь право на возмещение или замену.

4. Вся стоимость доставки оплачивается покупателем.

Клиенты, бизнес-ассоциации и друзья со всего мира, вы можете связаться с нами и искать взаимовыгодного сотрудничества.

,

Реализация трехфазного привода постоянного тока с двойным преобразователем и циркулирующим током

Реализация трехфазного привода постоянного тока с двойным преобразователем и циркулирующим током

Библиотека

Simscape / Электрические / Специализированные энергосистемы / Электроприводы / Приводы постоянного тока

×

Описание

Четырехквадрантный трех- Блок Phase Rectifier DC Drive (DC4) представляет собой четырехквадрантный, трехфазный, тиристорный (или управляемый по фазе) привод для двигателей постоянного тока.Этот привод имеет замкнутую систему регулирования скорости с двумя антипараллельными трехфазными тиристорными выпрямителями. Антипараллельные выпрямители работают в режиме циркулирующего тока с помощью индукторов циркулирующего тока. Контур управления скоростью выдает эталонный ток якоря машины. Используя ПИ-регулятор тока, вычисляются углы включения тиристоров (для двух выпрямителей), соответствующие заданному току якоря. Эти углы зажигания затем используются для получения требуемых сигналов затвора для выпрямителей через пусковое устройство тиристорного моста.

Основным преимуществом этого привода по сравнению с другими приводами постоянного тока является то, что он может работать во всех четырех квадрантах (прямое движение, обратная регенерация, обратное движение и прямая регенерация). Однако требуются два антипараллельных преобразователя вместе с индукторами циркулирующего тока, что увеличивает сложность системы привода.

Примечание

В Simscape ™ В программе Electrical ™ Specialized Power Systems блок привода постоянного тока с четырехквадрантным трехфазным выпрямителем обычно называют моторным приводом DC4 .

Четырехквадрантный трехфазный выпрямительный блок привода постоянного тока использует эти блоки из библиотеки Electric Drives / Fundamental Drive Blocks:

• Speed ​​Controller (DC)

• Regulation Switch

• Current Controller ( DC)

• Мостовое запальное устройство (DC)

Примечания

Машина возбуждается отдельно от источника постоянного постоянного напряжения поля. Таким образом, отсутствует контроль напряжения возбуждения.По умолчанию ток возбуждения устанавливается равным установившемуся значению при запуске моделирования.

Напряжение якоря обеспечивается двумя трехфазными преобразователями с встречно-параллельным соединением, управляемыми двумя ПИ-регуляторами. Циркулирующий ток, создаваемый мгновенной разностью напряжений на выводах обоих преобразователей, ограничивается индукторами, подключенными между этими выводами. Сглаживающая индуктивность не включается последовательно с цепью якоря, колебания тока якоря довольно малы из-за трехфазного источника напряжения.

Преобразователь среднего значения представляет собой среднее поведение трехфазного выпрямителя для постоянного тока якоря в топологии с двумя преобразователями. Таким образом, эта модель не подходит для моделирования приводов постоянного тока в условиях прерывистого тока якоря. Преобразователь выдает постоянное значение напряжения, равное среднему значению реального выпрямленного напряжения. Таким образом, напряжение якоря, ток якоря и пульсации электромагнитного момента не отображаются. Входные токи имеют частоту и амплитуду основной составляющей тока реальных входных токов.

Модель дискретная. Хорошие результаты моделирования были получены с шагом по времени 10 мкс. Система управления (контроллеры скорости и тока) производит выборку данных в соответствии с заданным пользователем временем выборки для имитации устройства цифрового контроллера. Имейте в виду, что это время выборки должно быть кратно временному шагу моделирования.

Конвертер среднего значения позволяет использовать большие временные шаги моделирования, поскольку он не генерирует небольшие постоянные времени (из-за демпферов RC), присущие детализированному преобразователю.Для времени выборки контроллера 100 мкс хорошие результаты моделирования были получены для временного шага моделирования 100 мкс. Этот временной шаг не может быть больше, чем временной шаг контроллера.

Параметры

Общие

Режим выходной шины

Выберите способ организации выходных переменных. Если вы выбираете Несколько выходных шин (по умолчанию), блок имеет три отдельных выходных шины для переменных двигателя, преобразователя и контроллера. Если вы выберете Single output bus , все переменные будут выводиться на одной шине.

Уровень детализации модели

Выберите между детальным инвертором и инвертором среднего значения. По умолчанию Подробный .

Механический вход

Выберите между крутящим моментом нагрузки, скоростью двигателя и механическим портом вращения в качестве механического входа. По умолчанию Torque Tm .

Если выбрать и применить момент нагрузки, на выходе будет скорость двигателя в соответствии со следующим дифференциальным уравнением, которое описывает динамику механической системы:

Эта механическая система включена в модель двигателя.

Если вы выбираете скорость двигателя в качестве механического входа, то вы получаете электромагнитный момент в качестве выхода, что позволяет вам представить внешнюю динамику механической системы. При таком выборе механического входа внутренняя механическая система не используется, а параметры инерции и вязкого трения не отображаются.

См. «Механическое соединение двух моторных приводов».

Использовать имена сигналов в качестве меток

Когда вы устанавливаете этот флажок, измерительные выходы Motor , Conv и Ctrl используют имена сигналов для идентификации меток шин.Выберите этот параметр для приложений, в которых на метках сигналов шины должны быть только буквенно-цифровые символы.

Когда этот флажок снят (по умолчанию), выход измерения использует определение сигнала для идентификации меток шины. Этикетки содержат не буквенно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink ^® .

Вкладка DC Machine

Вкладка DC Machine отображает параметры блока DC Machine библиотеки Fundamental Blocks (powerlib).

Вкладка «Преобразователи»

Секция шины постоянного тока и цепи возбуждения

Источник постоянного тока возбуждения

Значение напряжения возбуждения двигателя постоянного тока (В). По умолчанию 150 .

Дроссели циркуляционного тока

Значение индуктивности четырех дросселей циркулирующего тока (H). По умолчанию 240 .

Разделы конвертера

В разделах Converter 1 и Converter 2 вкладки Converter отображаются параметры блока Universal Bridge библиотеки Fundamental Blocks (powerlib).Для получения дополнительной информации о параметрах блока универсального моста см. Справочную страницу универсального моста.

Среднеквадратичное межфазное напряжение

Среднеквадратическое значение межфазного напряжения источника трехфазного напряжения, подключенного к клеммам A, B, C привода (V). Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 460 .

Частота

Частота трехфазного источника напряжения, подключенного к клеммам A, B, C привода (Гц).Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 60 .

Индуктивность источника

Индуктивность источника трехфазного источника напряжения, подключенного к клеммам A, B, C привода (H). Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 0,1e-3 .

Фазовый угол фазы A

Фазовый угол фазы A трехфазного источника напряжения, подключенного к клеммам A, B, C привода (градусы).Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 0 .

Вкладка «Контроллер»

Тип регулирования

Это всплывающее меню позволяет вам выбирать между регулировкой скорости и крутящего момента. По умолчанию Регулировка скорости .

Время выборки (с)

Время выборки контроллера (скорости и тока) (с). Время выборки должно быть кратным временному шагу моделирования.По умолчанию — 20e-6 .

Схема

При нажатии этой кнопки появляется диаграмма, показывающая схемы контроллеров скорости и тока.

Контроллер — дополнительная вкладка «Регулятор скорости»

Номинальная скорость

Номинальное значение скорости двигателя постоянного тока (об / мин). Это значение используется для преобразования скорости двигателя из об / мин в о.е. (на единицу). По умолчанию 1750 .

Начальное задание скорости

Начальное задание скорости (об / мин).Это значение позволяет пользователю запустить моделирование с заданием скорости, отличным от 0 об / мин. По умолчанию 0 .

Частота среза фильтра нижних частот

Частота среза фильтра нижних частот, используемого для фильтрации измерения скорости двигателя (Гц). По умолчанию 40 .

Пропорциональное усиление

Пропорциональное усиление ПИ-регулятора скорости. По умолчанию 10 .

Интегральное усиление

Интегральное усиление ПИ-регулятора скорости.По умолчанию 50 .

Ускорение

Максимальное изменение скорости, допустимое во время разгона двигателя (об / мин / с). Слишком большое значение может вызвать перегрузку по току якоря. По умолчанию 1000 .

Deceleration

Максимальное изменение скорости, допустимое во время замедления двигателя (об / мин / с). Слишком большое значение может вызвать перегрузку по току якоря. По умолчанию -1000 .

Контроллер — Дополнительная вкладка «Контроллер тока»

Частота среза фильтра нижних частот

Частота среза фильтра нижних частот, используемого для фильтрации измерения тока якоря (Гц).По умолчанию 500 .

Предел симметричного задания

Предел симметричного задания тока (о.е.) около 0 о.е. 1,5 о.е. — обычное значение. По умолчанию 1,5 .

Номинальные значения мощности и напряжения

Значения номинальной мощности (ВА) и напряжения (В) двигателя постоянного тока. Номинальные значения мощности и напряжения используются для преобразования тока якоря из ампер в о.е. (на единицу). По умолчанию для Power 5 * 746 .По умолчанию для Напряжение составляет 440 .

Пропорциональное усиление

Пропорциональное усиление ПИ-регулятора тока. По умолчанию 2 .

Интегральное усиление

Интегральное усиление ПИ-регулятора тока. По умолчанию: 200 .

Контроллер — Подкладка «Мостовой обжиг»

Alpha мин.

Минимальное значение угла зажигания (град.).20 градусов — обычное значение. По умолчанию 20 .

Alpha max

Максимальное значение угла открытия (град.). 160 градусов — обычное значение. По умолчанию 160 .

Частота синхронизирующих напряжений

Частота синхронизирующих напряжений, используемых блоком дискретного синхронизированного 6-импульсного генератора (Гц). Эта частота равна линейной частоте трехфазной линии электропередачи. Этот параметр не используется при использовании преобразователя среднего значения.По умолчанию 60 .

Ширина импульса

Ширина импульсов, подаваемых на вентили тиристора (град.). Этот параметр не используется при использовании преобразователя среднего значения. По умолчанию 10 .

Блок входов и выходов

SP

Уставка скорости или крутящего момента. Уставка скорости может быть ступенчатой, но скорость изменения скорости будет соответствовать рампе ускорения / замедления.Если момент нагрузки и скорость имеют противоположные знаки, ускоряющий момент будет суммой электромагнитного момента и момента нагрузки.

Tm или Wm

Механический вход: момент нагрузки (Tm) или скорость двигателя (Wm).

A, B, C

Трехфазные электрические соединения. Напряжение должно соответствовать размеру двигателя.

Wm или Te

Механическая мощность: скорость двигателя (Wm) или электромагнитный момент (Te).

Когда для параметра Режим выходной шины установлено значение Несколько выходных шин , блок имеет следующие три выходные шины:

Двигатель

Вектор измерения двигателя. Этот вектор состоит из двух элементов:

• Напряжение якоря

• Вектор измерения двигателя постоянного тока (содержащий значения скорости, тока якоря, тока возбуждения и электромагнитного момента).Обратите внимание, что сигнал скорости преобразуется из рад / с в об / мин перед выводом.

Conv

Вектор измерения трехфазного преобразователя. Он включает:

• Выходное напряжение преобразователя 1

• Выходное напряжение преобразователя 2

• Выходной ток преобразователя 1

• Выходной ток преобразователя 2

Обратите внимание, что все Значения тока и напряжения подробных мостов можно визуализировать с помощью блока мультиметра.

Ctrl

Вектор измерения контроллера. Этот вектор содержит:

• Опорный ток якоря

• Угол открытия, вычисленный регулятором тока

• Ошибка скорости или крутящего момента (разница между заданной скоростью и фактической скоростью или между опорным моментом и фактическим крутящим моментом)

• Линейное изменение задания скорости или задание крутящего момента

Когда параметр Режим выходной шины установлен на Одинарная выходная шина , блок группирует выходы Motor, Conv и Ctrl в один выход шины.

Технические характеристики модели

Библиотека содержит набор параметров привода мощностью 5 и 200 л.с. Технические характеристики этих двух приводов показаны в следующей таблице.

Технические характеристики привода 5 л.с. и 200 л.с.

		Привод 5 л.с.	Привод 200 л.с.
	Амплитуда	230 В	380 В
	Частота	60 Гц	5081	60 Гц	50580 9000	50580 9000	9000 Мотор N 900
	Мощность	5 л.с.	200 л.с.
	Скорость	5 об / мин	1750 об / мин Напряжение	240 В	440 В

Примеры

Пример dc4_example иллюстрирует трехфазный привод с двумя преобразователями, используемый с параметром привода 200 л.с., установленным во время регулирования крутящего момента.

Ссылки

[1] Sen, P.C., Thyristor DC Drives , J.Wiley and Sons, 1981

Представлен в R2006a

,

Трехфазный двойной замкнутый контур с полным контролем тиристорного триггера с фазовым сдвигом постоянного напряжения постоянного тока TSCR H | |

Трехфазный регулируемый тиристорный триггер с переключением фаз Плата плавного пуска двигателя Регулировка напряжения постоянного тока Постоянное напряжение TSCR-H

Плата может использоваться для трехфазного выпрямления и замкнутого контура, постоянной скорости регулирования скорости двигателя постоянного тока, постоянного тока гальваники и других случаев, которые можно регулировать самостоятельно, таких как постоянное давление, постоянный ток, постоянная температура и так далее.Он может широко использоваться для регулирования напряжения и тока в различных областях промышленности и подходит для резистивных нагрузок, индуктивных нагрузок, вторичной обмотки трансформаторов и различных выпрямителей.

Основная область применения тиристорной пусковой платы:

* Контроль температуры нагревательных элементов с никель-хромовым, железо-хром-алюминиевым, инфракрасным нагревательными элементами, кремний-молибденовыми стержнями, кремниево-углеродными стержнями и т. Д.

* Контроль температуры нагрева печи соляной ванны, индукционной печи промышленной частоты, закалочной печи и расплавленного стекла.

* Выпрямительный трансформатор, регулятор мощности (чистый индуктор), первичная сторона трансформатора электропечи, регулировка наддува / размагничивания, управление двигателем постоянного тока.

* Различные случаи регулировки, такие как электросварщик, сварщик сопротивлением и управление точечной сваркой.

* Управление возбуждением синхронной машины, управление возбуждением турбогенератора и т. Д.

* Плавный запуск двигателя переменного тока, регулировка скорости вращения насоса вентилятора, энергосбережение и т.д.

* Оборудование для отжига медной проволоки и др.

* Напряжение, ток, мощность, освещение (управление натриевой лампой высокого давления должно использовать функцию управления напряжением с помощью платы управления ПИД) и другие плавные плавные регулировки.

Основные области применения:

* Электропечная промышленность:

Отжиговая печь, сушильная печь, закалочная печь, спекательная печь, тигельная печь, туннельная печь, плавильная печь, коробчатая электрическая печь, колодезная электрическая печь, плавильная электрическая печь, прокатная электрическая печь, вакуумная электрическая печь, тележная электрическая печь, закалочная электрическая печь , электрическая печь для старения, тип крышки Электрическая печь, атмосферная электрическая печь, печь, экспериментальная электрическая печь, термообработка, печь сопротивления, вакуумная печь, сетчатая ленточная печь, высокотемпературная печь, печь

* Электропечная техника и оборудование:

Упаковочное оборудование, оборудование для производства пластмасс, термоусадочное оборудование, экструзионное оборудование, пищевое оборудование, оборудование для закалки, обработка пластика, инфракрасное отопление, стекольная промышленность: стекловолокно, формование стекла, плавление стекла, печать на стекле, линия по производству флоат-стекла, резервуары для отжига автомобилей Промышленность: спрей сушка, термоформование

* Энергосберегающее освещение:

Освещение туннелей, уличное освещение, фотографическое освещение, освещение сцены

*химическая индустрия:

Дистилляционное испарение, система предварительного нагрева, нагрев труб, нефтехимия, температурная компенсация

* Другие отрасли: печь с соляной ванной, индукционная печь промышленной частоты, контроль температуры закалочной печи, контроль температуры печи для термообработки, нагрев алмазного пресса, оборудование для намагничивания / размагничивания высокой мощности, источник испарения на лодке в полупроводниковой промышленности; источник питания авиации центральный кондиционер электрический нагреватель Контроль температуры, источник питания вакуумного магнетронного распыления; текстильное оборудование, производство хрустального камня, оборудование для порошковой металлургии, распределенная система контроля температуры в туннельных электрических печах; оборудование для производства цветных кинескопов, оборудование для металлургического оборудования, электродвигатели переменного / постоянного тока; плавная регулировка освещения, постоянное напряжение, постоянный ток, постоянный контроль мощности и другие поля.

Название продукта	Трехфазный выпрямитель с двойным замкнутым контуром (постоянное напряжение, постоянный ток), тиристорная триггерная плата
Распознавание фазовой последовательности	автомат
Пластинчатый блок питания	220 В, 380 В дополнительно
Изоляция сигнала	Управляющий сигнал изолирован от главной цепи.
Диапазон регулирования напряжения	0–100%
Диапазон регулирования тока	0-100% (максимальный шунт)
Точность устойчивости	Лучше 1%
Устройство обнаружения тока	Шунт 75 мВ
рабочая частота	45-65 Гц
управляющий сигнал	Потенциометр 4-20MA, 0-5V, 1-5V, 0-10V, 10K
Время плавного пуска	Самый длинный60 секунд
Спусковая способность	Односторонний SCR ниже 3000A
Выключатель внезапной остановки	Да
Выключатель ограничения напряжения	Регулируемый
Переключатель ограничения тока	Регулируемый

Примечание: линия обратной связи может быть положительной или отрицательной, не забудьте подключиться неправильно.

1. Настройка ограничения тока: Например: шунт подключен к 300A, затем потенциометр 300A, и есть автоматическая защита от короткого замыкания. Когда ток превышает значение шунта в 1,2 раза, он автоматически блокируется и перезапускается для разблокировки.
2. Установка предела напряжения: потенциометр составляет 500 В для всего процесса и 250 В для половины.
3. Настройка плавного пуска. Потенциометр плавного пуска можно отрегулировать до 60 секунд, половина этого времени составляет 30 секунд.
4. Постоянное давление может одновременно ограничивать ограничение тока. Постоянный ток также может одновременно ограничивать ограничение тока. Это не может быть постоянный ток и постоянное давление одновременно.
5. Если используется только постоянное напряжение, клемма шунта будет пустой. Если используется только постоянный ток, клемма обратной связи по напряжению не будет подключена.
6. Вышеуказанные настройки, будьте осторожны, чтобы не противоречить друг другу, режим постоянного тока, необходимо сначала подключить нагрузку к источнику питания.

.