Расчет и выбор элементов реверсивного тиристорного преобразователя

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Выбор схемы тиристорного преобразователя

2 Определение ЭДС условного холостого хода тиристорного преобразователя

3 Расчет параметров силового трансформатора

4 Выбор тиристоров

5 Выбор сглаживающего реактора

6 Выбор уравнительных реакторов

7 Защиты тиристорного преобразователя

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время наиболее распространенными и массово выпускаемыми промышленностью являются системы управления электроприводом, построенные по принципу подчиненного управления. По сравнению с предшествующими им системами они обладают большим быстродействием, выполнены на базе унифицированных элементов, что облегчает проектирование и сборку. Хотя в наши дни существуют системы управления, обеспечивающие лучшие показатели, системы подчиненного управления все еще актуальны.

Принципы подчиненного управления позволяют соединить систему управления с объектом независимо от того, используется ли в нем система ТП-Д, Г-Д либо иной управляемый преобразователь. Большая инерционность электромашинных устройств компенсируется, возможно, ограничение динамических токов на заданном уровне.

Современные унифицированные системы автоматического управления электроприводом строят по принципу подчиненного регулирования параметров.

Анализ структурных схем объекта управления - силовой части электропривода - показывает, что они имеют вид цепочки последовательно соединенных звеньев, на выходе каждого из которых формируется тот или иной параметр.

Достоинством системы подчиненного управления в возможности ограничения величины подчиненного параметра путем ограничения выходного сигнала регулятора внешнего контура.

Целью данной курсовой работы является расчет позиционной системы подчиненного управления со следующими параметрами: статизм скоростного контура - не более 5%; диапазон регулирования - 30¸1; момент инерции на валу 0.8J_ДВ.

Двигатель типа П151-5К со следующими паспортными данными:

Р_Н = 320 кВт;

U_Н = 4400 В;

I_Н = 788 А;

n_Н = 500 об/мин;

2а = 6;

2р = 6;

W_В = 460;

N = 696;

r_Я = 0.0122 Ом;

r_К = 0.0067Ом;

r_Д = 0.00197 Ом;

r_В = 1,86 Ом;

J_Д = 88,75 кг×м².

U_C = 6000 В.

1. ВЫБОР СХЕМЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Как известно из всех способов регулирования и изменения направления скорости, использование реверсивного тиристорного преобразователя (РТП) является одним из самых современных способов создания быстродействующего регулируемого электропривода постоянного тока. Реверсивным тиристорным преобразователем называется преобразователь, через который ток может протекать в обоих направлениях. Поскольку тиристоры пропускают ток только в одном направлении, то для изменения направления тока нагрузки необходимо использовать две группы вентилей, каждая из которых проводит ток в своем направлении. Эти группы вентилей чаще всего собираются по трехфазной мостовой или трехфазной нулевой схеме. Трехфазная нулевая схема отличается простотой, меньшим числом вентилей применяемых в схеме. Трехфазная мостовая схема обладает рядом преимуществ по сравнению с трехфазной нулевой:

1)  Выпрямленная ЭДС при одном и том же вторичном напряжении трансформатора в два раза больше;

2)  Пульсации выпрямленной ЭДС в два раза больше по частоте и меньше по амплитуде;

3)  Вентильные группы могут подключаться к сети без трансформатора;

4)  Типовая мощность трансформатора меньше.

Перечисленные достоинства обуславливают преимущественное применение трехфазной мостовой схемы в системах электропривода (ЭП) мощностью десятки - сотни киловатт. Поскольку мощность ТП, питающего якорную цепь достаточно велика, то выбираем трехфазную мостовую схему.

Как было отмечено выше, для получения реверсивного ТП две группы вентилей определенным образом соединяют между собой. Различают встречно – параллельное и перекрестное соединение. При встречно – параллельном соединении применяется простой двухобмоточный трансформатор меньшей мощности. Преимущество перекрестной схемы в том, что в данной схеме аварийные процессы при одновременном включении тиристорных групп протекают легче, поэтому эту схему эту схему целесообразно применять в ответственных ЭП. На основании этого выбираем встречно – параллельное соединение выпрямительных групп.

Применяются два основных метода управления комплектами РТП: совместное и раздельное. При совместном управлении импульсы подаются на тиристоры обеих одновременно. При этом одна группа работает в выпрямительном режиме с углом регулирования a_В, развивает среднее значение выпрямленного напряжения Ua_В и обеспечивает протекание тока через нагрузку. В это же время вторая группа переводится в инверторный режим с углом регулирования a_И и среднее значение выпрямленного напряжения Ua_И. При таком управлении в РТП образуется замкнутый контур, по которому может протекать уравнительный ток. Для уменьшения этого тока углы регулирования должны быть в определенном соотношении. При согласованном управлении соотношение углов устанавливается таким образом, чтобы выполнялось соотношение: . Это равенство выполняется при условии . При этом способе управления в уравнительном контуре протекает прерывистый ток среднее значение, которого называют статическим уравнительным током и ограничивают до допустимого уравнительными реакторами. Для уменьшения уравнительного тока применяют несогласованное управление группами тиристоров в РТП. При этом соотношение углов управления: . При этом в уравнительном контуре всегда имеется постоянная составляющая напряжения, направленная против проводимости тиристоров, поскольку инверторная группа развивает большее напряжение, чем выпрямительная. Это приводит к резкому уменьшению статического уравнительного ток, хотя динамический уравнительный ток уменьшается незначительно. Необходимо отметить также то, что протекание небольшого уравнительного тока благоприятно сказывается на статических характеристиках ТП. Таким образом преимущества совместного управления:

1)  Отсутствие необходимости в переключениях силовой цепи;

2)  Высокое быстродействие при переходе с одного режима в другой и постоянная готовность к этому переходу;

3)  Однозначность в статических характеристиках ТП.

В разрабатываемом преобразователе применим совместное управление вентильными группами.

Для управления ТП в настоящее время применяют главным образом безинерционные системы фазового управления с пилообразным или синусоидальным опорным напряжением. Достоинством синусоидальной формы опорного напряжения является линейность результирующей характеристики ТП. Однако диапазон регулирования угла a составляет менее 180^О, так как практически следует исключить из зоны регулирования окрестности максимума и минимума и максимума опорного напряжения, где оно практически не изменяется. Кроме того, сохранение строго синусоидальной формы опорного напряжения представляет значительные трудности. Поэтому в разрабатываемом ТП применим пилообразное опорное напряжение.

На рисунке 1.1 представлена принципиальная схема тиристорного преобразователя.

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема тиристорного преобразователя