функциональная схема СИФУ изображена на рис.7.1.
СИФУ состоит из следующих основных узлов:
источника синхронизирующего напряжения - ИСН;
формирователей импульсов - ФИ1.. .ФИЗ;
управляющего органа - УО;
усилителей импульсов - УИ;
вводных устройств - ВУ (импульсных трансформаторов) - для преобразователей на токи 25+630 А.
Формирователь импульсов (ФИ) состоит, в свою очередь, из следующих узлов:
фильтра (Ф) на элементах R1, R2, С1, двухпороговых элементов (ПЭ1, ПЭ2) на транзисторах V1... V4;
формирователя синхронизирующих импульсов (ФСИ) на микросхеме Д1;
генератора пилообразного напряжения (ГПН) на элементах V6. С2, А1.1;
нуль-органа (НО) на микросхеме А1.2;
RS-триггера (Т) на микросхеме Д2;
формирователя длительности импульсов (ФДИ) на элементах
С4, V8.
Диаграмма работы СИФУ приведена на рис. 7.2, при этом по вертикальной оси даны диаграммы напряжений на элементах схемы, а в скобках указаны точки элементов (например К - коллектор и др.).
Схема работает следующим образом:
Синхронизирующее фазное напряжение, поступающее из ИСН сдвигается фильтром Ф на угол 30 эл. градусов. С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразуется в прямоугольные противофазные импульсы. Длительность импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов для двух тиристоров силового моста (анодной и катодной группы) одной и той же фазы сети.
При логическом сигнале «О» на выходах обоих пороговых элементов на выходе ФСИ формируется синхроимпульс (сигнал логической «I»), который осуществляет раздел емкости С2 ГПН через открывшийся транзистор V6. Напряжение ГПН начинает снова линейно нарастать от нуля до 10 В. Момент превышения напряжения ГПН над управляющим Uу, поступающим с выхода УО через резистор R14, фиксируется нуль-орган НО, который изменяет свое состояние с "I" на "О", и происходит переключение RS - триггера, вызывая появление на выходе ФДИ импульса, который совместно с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2 формирует управляющие импульсы на входах усилителей импульсов УИ "а" или УИ "х". Усилители импульсов собраны на транзисторах V9... V14, нагрузкой которых являются излучающие диоды оптронных тиристоров или вводные устройства ВУ при использовании обычных тиристоров (без оптронного входа).
Вводное устройство (ВУ) служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления и состоит из 12 импульсных трансформаторов, защитных диодов и резисторов. При отсутствии вводных устройств (управление оптронными тиристорами) вместо ВУ (рис.7.1) подключаются светодиоды оптронных тиристоров согласно приложению 13, рис.I.
Усилители импульсов имеют два входа: один для «своего» импульса, другой – для «чужого», поступающего с другого формирователя импульсов со сдвигом на 60 эл. градусов. Это необходимо для получения сдвоенных импульсов, обеспечивающих нормальную работу трехфазной мостовой схемы выпрямления.
Управляющий орган (УО) выполнен на микросхеме А2.2 и служит да согласования выхода канала регулирования с входами СИФУ, а также для установки углов αмин, αмакс, αнач. Начальный угол регулирования (αнач) устанавливается примерно 120 эл. градусов переменным резистором R26 при нулевых сигналах на входе УО. Угол αмин устанавливается резистором R40, угол αмакс - резистором R39.
Система импульсно-фазного управления.
Система импульсно-фазного управления (СИФУ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения в последовательность управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплектов.
Для трехфазных управляемых выпрямителей СИФУ включает в себя следующие узлы (рис. 2):
1) источник синхронизирующего напряжения ИСН;
2) три формирователя импульсов ФИ (на рис. 2 изображен один формирователь импульсов);
3) управляющий орган УО:
4) шесть усилителей импульсов УИ;
5) три вводных устройства ВУ для нереверсивного, шесть вводных устройств для реверсивного устройства.
Формирователь импульсов состоит, в свою очередь, из следующих узлов; фильтра Ф, двух пороговых элементов ПЭ, формирователя синхронизирующих импульсов ФСИ, генераторов пилообразного напряжения ГПН, нуль-органа НО, RS-триггера Т, формирователя длительности импульсов ФДИ.
Схема работает следующим образом.
Синхронизирующее фазное напряжение, поступающее из ИСН, сдвигается фильтром Ф на угол30 эл. градусов. С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразуется соответственно в противофазные прямоугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов соответственно для фазы «а» и «х».
При сигнале «0» на выходах обоих пороговых элементов на выходе ФСИ формируется синхроимпульс (сигнал «I»), которым осуществляется разряд емкости ГПН до нуля. В момент исчезновения синхроимпульса напряжение на выходе ГПН начинает снова линейно нарастать от 0 до 10 В. Момент превышения напряжения ГПН над управляющим напряжением (которое подается от управляющего органа) фиксируется нуль - органом НО, который изменяет свое состояние с «1» на «0». При этом триггер Т переключается и на его выходе появляется сигнал «0», который вызывает появление на выходе ФДИ управляющего импульса. Этот импульс проходит на вход одного из усилителей (УИ «а» или УИ «х») в соответствии с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2.
После УИ импульс поступает на вводное устройство ВУ комплекта «Вперед» или «Назад». Триггер Т после появления «0» на выходе нуль-органа сохраняет свое состояние до тех пор, пока с ФСИ на другой его вход не поступит синхроимпульс, который подготавливает триггер для выдачи очередного управляющего импульса. Триггер Т может подготовиться к выдаче импульса также и сигналом с логического устройства (пропадание и последующее появление напряжения разрешения выдачи импульсов Uр).
Рассмотрим этот случай более подробно.
На рис. 3 изображен процесс реверса тока нагрузки в реверсивном устройстве.
До момента времени t1 работал комплект В с током iB. В момент времени t1 была подана команда на реверс тока. Разрешение на снятие управляющих импульсов с комплекта В и подачу их на комплект Н от логического устройства поступает после спадания тока до нуля, т. е. в момент t2. Одновременно с переключением импульсов осуществляется скачкообразное изменение управляющего напряжения Uy за счет изменения полярности выходного сигнала системы автоматического регулирования на вход управляющего органа СИФУ. Как видно из рис. 3, величина бестоковой паузы, если не осуществлять выдачу повторных импульсов, может достигать (1,5,.. 3) периодов дискретности выпрямителя, что обуславливает большие перерегулирования, а иногда может вызвать и автоколебания в замкнутой системе регулирования. Для исключения этого логическое устройство снимает с триггеров формирователей импульсов в СИФУ после спада тока iB до нуля напряжение Up и подготавливает тем самым эти триггеры к выдаче повторных импульсов, которые и выдаются в моменты времени t3 и t4, когда напряжение на выходе ГПН становится больше, чем новое значение управляющего напряжения.
Так как в нереверсивных однозонных и двухзонных электроприводах не требуется большое быстродействие, в их СИФУ, с целью упрощения, исключены триггеры, СИФУ, используемая в устройствах для двухзонного управления с нереверсивным якорным преобразователем, имеет некоторые особенности, а именно: формирователь импульсов возбудителя (ФИ4) (рис. 17) питается от генератора пилообразного напряжения, задействованного в ФИ1 якорного преобразователя, а входы распределителя импульсов ФИ4 подключены к пороговым элементам ФИ1 якорного преобразователя.
Усилитель импульсов
Усилитель импульсов УИ собран по схеме составного транзистора, нагрузкой которого является вводное устройство ВУ.
Усилитель импульсов имеет два входа: один для «своего» импульса, другой - для «чужого», идущего с другого формирователя импульсов. Это необходимо для получения сдваивания импульсов для трехфазной схемы выпрямления. Схема сдваивания импульсов изображена на рис. 2а.
Вводное устройство
Вводное устройство служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления и состоит из разделительного трансформатора, защитных и развязывающих диодов, а также резисторов (рис. 4а), один на которых ограничивает ток в первичной обмотке трансформатора н защищает таким образом от перегрузки усилители импульсов, а второй вместе с конденсатором шунтирует управляющий переход тиристора, повышая его помехоустойчивость.
Управляющий орган
Управляющий орган УО служит для согласования выхода систем регулирования с входами каналов фазосмешения СИФУ и для установки углов αmin, αmax, αн (рис. 2 6). Начальный угол регулирования αнустанавливается 120 эл. градусов переменным резистором R41 при нулевых сигналах на «Входе УО» и в контрольной точке 48 (выход триггера защиты).
Угол αmin устанавливается сменным резистором R50, величина которого определяется по формуле:
где Uпит - напряжение питания «-15 В»;
Uпм - амплитуда пилообразного напряжения в ГПН;
αmin- требуемый минимальный угол регулирования, эл. град.
При необходимости подачи управляющего сигнала непосредственно на СИФУ следует в регуляторе скорости закоротить конденсатор С1, а резистор R6 выбрать равным 2,7кОм. В этом случае коэффициент усиления усилителя А1 равен 1.