Выбор средств автоматической защиты от аварийных токов.

Работоспособность полупроводниковых приборов при аварийных режимах восстанавливается с помощью защитных устройств, которые должны обладать максимальным быстродействием для ограничения амплитуды и длительности аварийного тока; иметь высокую надежность.

В тиристорных преобразователях различают следующие наиболее характерные аварийные режимы: перегрузка по току и внешнее короткое замыкание; внутреннее короткое замыкание, вызванное пробоем вентиля; нарушение в системе управления.

На стороне переменного тока устанавливаем выключатель А3711Б на номинальный ток I_н = 160 А, номинальное напряжение U_н = 380 В. Уставка по току срабатывния электромагнитных расцепителей I_уст.=400 А. Выключатель рассчитан на предельно допустимый ток короткого замыкания – I_max = 36 кА.

 

 

Проектирование СИФУ.

Для корректной работы преобразователя необходимо, чтобы каждый тиристор открывался в определенный момент времени. Для подачи управляющего сигнала в нужный момент времени служит система импульсно-фазового управления (СИФУ). Углы управления a и b задаются уровнем управляющего сигнала, который может изменятся до U_max=10 В.

Принцип работы СИФУ представлен на рисунке.

Рис.8.

Здесь 1 канал СИФУ служит для тиристоров выпрямительной и инверторной групп фазы А.

В качестве сравнивающих элементов возьмем компаратор К554СА3 со следующими параметрами: U_п=5…15 В, U_{вх.диф.max}=13 В, I_вх=0, 1 мкА, К_u=150000, U_см.max=3 мВ, t_зад=300 нс.

Генератор пилообразного линейно нарастающего напряжения строится на базе сдвоенного операционного усилителя КР574УД2А.

Для синхронизации СИФУ с сетью используется следующий усилитель:

Рис.9

Зададим ток через делитель 10 мА. Суммарное сопротивление делителя R1+R2=226*1, 1/0, 01=24860 Ом.

Зададим напряжкние на выходе делителя 10 В. Тогда

R2=10/0, 01=1 кОм,

R1=24860-1000=23860 Ом.

Угол сдвига фаз, вносимый конденсатором примем равным 1^о. Найдем емкость конденсатора:

tgj=Ic1/Ic2=R2*wC1

C1= tgj/wR2=tg1/1000*314=56 пФ.

 

Повторный расчет.

Расчитаем мощность, выделяемую на одном вентиле:

DP_В1=DU*I_В=+ r_дин.*I²_В=1, 1*33, 3+3, 7*10^-3*55²=47, 823 Вт.

Тогда потери мощности на вентилях всех групп равны

Δ Р_В = 2m*Δ P_B1 = 2*3*47, 823 =286, 935 Вт.

Расчитаем мощность потерь в реакторе:

DP_Р=Id²_max*R_Р+I_УРmax*R_Р=

Мощность потерь в трансформаторе:

DP_ТР=Р_ХХ+(S_ТР/S_ГАБ)²*Р_КЗ=140+(14600/4866)²*550=5090 Вт.

Расчет КПД трансформатора:

h=Pd/(Pd+Δ Р_В+DP_Р+DP_ТР)=10000/(10000+287+ +5090)=  

Температура перехода тиристора.

Rth=R_П-К+R_К-О+R_О-С=0, 24+0, 2+3, 0= 0, 74, где

Rth – общее тепловое сопротивление,

R_П-К – тепловое сопротивление перход-корпус,

R_К-О – тепловое сопротивление корпус-охладитель,

R_О-С – тепловое сопротивление охладитель-окр. среда.

Tп=tокр+DP_В1+ Rth=40+47, 823+0, 74=88, 564 ^оС,

что ниже t_max=100 ^oC.

 

 

Анализ НПЧ.

Для анализа схемы воспользуемся пакетом программ PSPICE. Схема принцииальная здесь выглядит следующим образом:

Рис.10.

Рис.11. Ток на нагрузке

Рис.12. ток через R-C цепь.

Рис.13. Ток на уравнительном реакторе.

Рис.14. Напряжение на тиристоре.

 

Основные требования к схемам управления тиристорными преобразователями.

Схемы управления тиристорными преобразователями – это устройства, выполняющие ряд функций по обеспечению требуемого режима работы преобразователя, вида его энергетических и качественных характеристик. Структура и принцип работы схемы управления зависят от реализуемого способа управления, вида задания сигнала управления, схемы исполнительных органов и др.

Перечислим основные функции, выполняемые схемой управления:

1)      Формирование значений сигналов управления исполнительным органом в соответствии с заданным сигналом управления. Этот сигнал может быть представлен в виде аналоговой величины, либо цифрой в параллельном, последовательном, двоичном или унитарном коде.

2)     Распределение по интервалу повторения сигналов управления тиристорными ключами в соответствии с реализуемым способом управления.

3)  Равномерное распределение сформированных сигналов управления по фазам с целью симметрирования нагрузки исполнительными органами на сеть.

4)     Структурное преобразование значения сигнала регулирования с целью трансформации средних или действующих значений выходных параметров при необходимости согласования нагрузки с сетью.

5)    Коррекция сигнала регулирования в соответствии со значениями сигналов обратной связи. Такая коррекция необходима при реализации управления преобразователем с обратной связью по возмущающему параметру (например, по изменению питающего напряжения, сопротивления нагрузки или иных аналогичных параметров), меняющему значение кванта энергии, подводимого к нагрузке. Использование обратной связи существенно улучшает качество управления тиристорными преобразователями, в особенности при инерционной нагрузке и наличии запаздываний в контуре регулирования вне цепи обратной связи по возмущению.

6)   Линеаризация регулировочной характеристики тиристорного преобразователя с целью получения постоянного коэффициента передачи при использовании способов импульсного управления со ступенчато-нелинейными характеристиками.

7)    Синхронизация сигналов управления с напряжением сети для обеспечения коммутации тиристоров с заданными значениями углов коммутации a и b.

8)  Формирование импульсных сигналов требуемой формы, амплитуды и длительности для надёжного управления тиристорными ключами исполнительных органов.

Список литературы.

1) Уильямс Б. Силовая электроника. Приборы, управление, применение, справочное пособие. Москва, «Энергоатомиздат», 1993г.

2) Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. Москва, «Энергоатомиздат», 1992 г.

3) Скаржепа В.А., Шелехов К.В. Цифровое управление тиристорными преобразователями. Ленинград, «Энергоатомиздат» Ленинградское отделение, 1984 г.

4) Чебовский О.Г. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. Москва, «Энергоатомиздат», 1985 г.

5) Славик А.С., Замятин В.Я. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры. Справочник. Москва, «Радио и связь», 1987 г.

6) Конструирование силовых полупроводниковых преобразователей, Москва, «Энергоатомиздат», 1989 г.

7) Энергетическая электроника, Справочное пособие, Лабунцов В.А., Москва, «Энергоатомиздат», 1987 г.

8) Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами, под общей редакцией Мовсесова Н.С., Храмушина А.М, Москва, «Энергоатомиздат», 1982 г.

9) Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. Москва, «Энергия», 1977 г.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: