Способы заряда конденсатора управляемого вьпрямителя напряжения

9. Выход охлаждения дежурного анода 10. Вход охлаждения рабочего анода 11 .выход охлаждения рабочего анода 12. Токопровод дежурного анода 13. Токопровод катода 14. Токопровод рабочего анода

На основании анализа возможных схемных реализаций источника питания был сделан вывод о предпочтительности структуры в виде замкнутой системы автоматического регулирования с обратной связью по регулируемой переменной - току плазмы.

Наиболее простым вариантом выполнения силовой части источника является трехфазный управляемый тиристорный выпрямитель. Однако в зоне малых углов проводимости тиристоров в указанной схеме может нарушаться условие непрерывности тока, что приводит к неустойчивости плазменной струи. Увеличение индуктивности сглаживающего реактора для расширения зоны непрерывных токов имеет ограничения, связанные с условиями запуска плазмы. По этой причине предложена схема в виде двух параллельных каналов, работающая на общую цепь нагрузки.

Разработанная схема источника питания сочетает простоту, надежность и обеспечивает устойчивое регулирование тока в полном рабочем диапазоне.

Математическое моделирование источника совместно с цепью нагрузки, состоящей из сглаживающего реактора, обратного диода и дугового промежутка, позволили выполнить параметрическую оптимизацию регулятора тока.

Полученные результаты использованы при практической реализации источника питания плазмы, а натурные испытания комплекса «источник - плазматрон» полностью подтвердили справедливость теоретических выводов.

Козлов А.Н., Кувшинов Г.Е., Наумов Л.А., Ротачёва А.Г., Савина Н.В..

СПОСОБЫ ЗАРЯДА КОНДЕНСАТОРА УПРАВЛЯЕМОГО ВЬШРЯМИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Управляемые выпрямители напряжения получают всё большее применение, главным образом, в составе преобразователей частоты, в которые они входят наряду с инверторами напряжения [1]. И те, и другие имеют одинаковую принципиальную схему: в каждом плече преобразователя встречно-параллельно включены диод и ЮВТ-транзистор. Выход выпрямителя подключается к конденсатору и к входу инвертора. В цепи, соединяющей вход выпрямителя с источником ЭДС должен находиться элемент, обладающий индуктивностью, для обеспечения допустимой скорости нарастания входного тока при включённом состоянии транзистора. Таким элементом может служить реактор или индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора, или, когда выпрямитель соизмерим по мощности с источником, внутреннее индуктивное сопротивление этого источника. Чем больше частота, с которой происходит коммутация транзисторов, и чем больше номинальный входной ток, тем меньше должна быть эта индуктивность.

Управляемые выпрямители напряжения, в отличие от обычных выпрямителей тока, позволяют потреблять из сети практически синусоидальные токи. Первые гармоники этих токов могут иметь любое значение коэффициента мощности как индуктивного, так и емкостного характера. Такая работа возможна, если напряжение на конденсаторе не меньше амплитуды входного линейного напряжения. При включенном состоянии транзистора в короткозамкнутой цепи, содержащей этот транзистор, источник ЭДС и указанные индуктивные элементы, происходит нарастание модуля тока. Кода ток достигнет заданного для этого момента времени значения, транзистор отключается, и ток переходит на диод и далее замыкается через конденсатор, подзаряжая его.

Если конденсатор не заряжен до указанного уровня, то заряд конденсатора происходит как от обычного выпрямителя тока, через входящие в выпрямитель диоды. В начальный период, когда напряжение конденсатора равно нулю, имеет место короткое замыкание источника ЭДС на выпрямитель с закороченным входом. Из-за весьма малого значения индуктивности на входе выпрямителя, его прямое подключение к источнику на стадии предварительного заряда конденсатора недопустимо.

В настоящее время для ограничения тока начального заряда конденсатора применяют простейший способ - использование токоограничивающих резисторов, включаемых на входе выпрямителя [2]. После окончания процесса заряда эти резисторы шунтируют. Если напряжение сети может изменяться в широких пределах, то возникают ситуации, когда выпрямитель становится неуправляемым, а ток заряда конденсатора — слишком большим. Это происходит в моменты увеличения напря-

жения сети, если конденсатор был заряжен при пониженном значении этого напряжения, и резисторы уже зашунтированы. Такая ситуация вполне возможна на судах, где допускается кратковременное снижение напряжения на шинах электростанции на 15%, а кратковременное повышение - на 20%.

Для избавления от этого недостатка предлагается заряжать выходной конденсатор с помощью индуктивно-ёмкостного фильтра, содержащего реакторы и конденсаторы, по одному на каждую фазу. Реакторы включаются между зажимами источника и входными зажимами выпрямителя, а конденсаторы — между входными зажимами выпрямителя. После окончания процесса заряда выходного конденсатора включается основная входная цепь выпрямителя, содержащая источник ЭДС и упомянутый выше индуктивный элемент. Возможен ряд конструктивных вариантов исполнения предлагаемого устройства: с использованием диодов выпрямителя напряжения или отдельного выпрямителя тока; с отключением фильтра от источника после завершения процесса заряда или без отключения. Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки, которые здесь не рассматриваются.

Индуктивность реактора фильтра Ь выбирается по желаемому значению максимального зарядного тока I. Для однофазного мостового управляемого выпрямителя используется выражение:

и

ь =------, где II - напряжение источника, со - его угловая частота. Емкость конденсатора находит-

ся по желаемому значения напряжения выходного конденсатора после окончания его заряда 170 : к 1 С/

С =----х—, где к = 0 . Коэффициент к показывает, во сколько раз напряжение полностью за-

кй) Ь ^12II

ряженного выпрямителя больше амплитудного значения напряжения источника. Значение этого коэффициента рекомендуется выбирать в пределах от 1,1 до 1,2. На основании этих формул легко находятся выражение и для зарядного фильтра трёхфазного выпрямителя.

ЛИТЕРАТУРА

1. Mohan N., Undeland Т.М., Robbins W.P. Power electronics. Converters, Applications, and Design. USA, Hoboken: John Willey &Sons Ltd, 2003. -802 p.

2. Auxiliary Converter for Electric Locomotives, www.siemens.com/transportation

Усольцев В.К.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕЛИНЕЙНОГО ОБЪЕКТА ПУТЕМ АНАЛИЗА

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Идентификация параметров нелинейного объекта в процессе эксплуатации является достаточно сложной и актуальной задачей. Одним из методов идентификации является подбор параметров нелинейной модели объекта, обеспечивающий идентичность переходных процессов модели и объекта. Метод позволяет достаточно точно определить параметры нелинейной модели, если в процессе эксплуатации координаты объекта изменяются в широком диапазоне.

Если в процессе эксплуатации при известном изменении во времени вектора управления U(t) известно изменение во времени вектора координат объекта Yo(t), то при известной структуре модели требуется подобрать ее параметры так, чтобы минимизировать отклонение координат модели YM(t) от координат объекта Y0(t). В таком виде задача сводится к параметрической оптимизации параметров модели на некотором временном интервале.

Критерием адекватности модели исследуемому объекту может служить взвешенное среднеквадратическое отклонение (СКО), которое, при измерении координат объекта в N равноотстоящих

уравнением

моментах

времени,

определяется

\ { \

~ -¥м]>) ’ где ^ ~ число временных эксперимен-

V м /=1

тальных точек, т - число сравниваемых координат объекта и модели, к] - весовой коэффициент ;-й координаты.

Основную сложность представляет создание математической нелинейной модели объекта. Большинство моделирующих программ