Принудительная коммутация в импульсном регуляторе скольжения асинхронного двигателя при встречно-параллельно включенных тиристорах

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 262 1973

ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ КОММУТАЦИЯ В ИМПУЛЬСНОМ

РЕГУЛЯТОРЕ СКОЛЬЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ ТИРИСТОРАХ

Ю. П. КОСТЮКОВ, О. Г. МАКАРЧЕНКО

Уменьшение количества устройств принудительной коммутации при встречно-параллельно включенных вентилях возможно за счет выключения одним узлом принудительной коммутации всех силовых тиристоров. Однако в литературе не рассматривались подобные схемы, что объясняется сложностью создания схем принудительной коммутации при встречно-параллельно включенных вентилях. Поэтому разработка новых и совершенствование известных схем принудительной коммутации является актуальной и важной задачей.

На рис. 1 приведена разработанная схема импульсного регулирования с общим узлом принудительной коммутации последовательного типа. Особенность схемы состоит в том, что коммутирующая индуктивность ¿1 подключена между одноименными электродами управляемых вентилей Т1, Т2 и ТЗ, Т4, а для создания пути протекания обратного тока через силовые тиристоры в момент их выключения и симметрии схемы общая точка добавочных сопротивлений и Я2 соединена со средней точкой сопротивления подключенного параллелыю коммутирующей индуктивности ¿ь причем =

Нетрудно показать, что в течение периода частоты скольжения имеется шесть отрезков времени, на каждом из которых в импульсе (силовые тиристоры включены) структура силовой цепи остается неизменной.

Проанализируем квазиустановившиеся процессы, происходящие в рассматриваемой схеме на протяжении одного периода коммутации, для чего весь процесс разобьем на этапы. Первый этап начинается с момента включения вспомогательного тиристора Т5 и характеризуется протеканием импульса обратного тока через находящиеся во включенном состоянии силовые тиристоры. Это время ввиду ничтожной индуктивности цепи коммутирующая емкость — тиристоры пренебрежимо мало. Затем начинается второй этап, в течение которого коммутирующий конденсатор резонансно перезаряжается до максимума отрицательного напряжения (интервал —рис. 2), ток ротора переходит в добавочные сопротивления, а силовые тиристоры закрываются. На третьем этапе коммутирующий конденсатор под действием своего напряжения и напряжения источника питания заряжается до напряжения ио. При этом вспомогательный тиристор Т5 закрывается, а часть электромагнитной энергии, запасенной в индуктивности рассеивается в добавочном сопротивлении

Рис. 2

Рассмотрение квазиустановившегося режима в устройстве принудительной коммутации начнем со второго этапа при следующих допущениях:

1. Время включения тиристоров и действия обратного тока пренебрежимо мало,

2. Падение напряжения на тиристорах и диодах равно нулю.

3. Параметры контуров Ь\, С, Н — постоянны.

В этом случае характеристическое уравнение имеет вид

^

Решая уравнение (1) при начальных условиях

получим выражения для напряжения на емкости и тока

О)

-МП(а>0* —ф0)+-Ш0 ш,

ип I , , 0)Л2—Ь2 . , \ , О)

'о

ttc = —ur3=uLi = ~~е ы

U0-sin((ü0í—ф0) Н--L-sin (o0í

loV

-

Кч V 2ош

i. W0

где ipo = arctg --угол сдвига фаз между током г и напряжением ис;

. i

ö= OD ^—декремент затухания контура;

coo — собственная угловая частота коммутирующего контура с учетом затухания;

о — то же без учета затухания.

Для обеспечения резонансного перезаряда коммутирующего конденсатора необходимо выполнить условие

Время íBl , предоставляемое схемой принудительной коммутации силовым тиристорам для восстановления запирающих свойств, определяется из выражения (3) и соотношения

2/Я,—ис=0,

тогда после несложных преобразований находим

2 Ь

ebtfí>~--

t00

где к= -те*--кратность напряжения в контуре С — /?3.

1 Кг

Полученное соотношение (7) трансцендентно относительно параметров схемы и решается только численными или графическими методами. Вводя линейную аппроксимацию напряжения на коммутирующем конденсаторе в интервале t\ — ¿3, получим более простое выражение для времени tBl.

Ux =

\ 2к / % J

\ к ,

Продолжительность второго этапа можно определить из уравнения (4), при ic= О

, 2

^

шо

Максимум прямого напряжения на вспомогательном тиристоре Т5 равен и о, а максимум обратного напряжения получается из уравнения (3), когда 1 = 1 о,

^обр —

-м0

о)0 ш0С

Время восстановления запирающих свойств вспомогательного тиристора

¿в., =—агссоэ——— .

со

02

иг + ис 2

Величина зарядной индуктивности Ь2 выбирается по условию

¿2>-М!----

С агссо^

\ и1 + иС21

Среднее значение тока через вспомогательный тиристор Т5 и диод Д1 определяется следующим образом:

V г5=-^г| ¿ф — * ""(сое о>0/0--

С (Т1 Г, -ы,( _ , ь т

Ш0С

Ь9

81п«0*о-* 0 .

¡ср.п=-у

Полученные зависимости позволяют произвести выбор элементов схемы принудительной коммутации. Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы начальное напряжение на конденсаторе было

и0>1т-Ми

где 1т— максимальный выключаемый ток в силовом тиристоре.

Зная величину тока включения, по выражению (15) определяем начальное напряжение на коммутирующем конденсаторе. Величина емкости коммутирующего конденсатора предварительно выбирается из условия отключения максимального тока в силовом тиристоре

с>—Кз^в-п1т—,

'

где

к3 —коэффициент запаса по времени восстановления

/в.п— паспортное время восстановления управляемости тиристора.

По заданному времени восстановления ¿в.п, используя выражение (8) или (7), находим требуемое значение <о0, по которому определяем величину коммутирующей индуктивности

¿1=--—о—

Выбранные значения емкости С и индуктивности Ьх затем проверяются по условию (5).

Достоинство предлагаемой схемы импульсного регулирования заключается в наличии одного общего узла принудительной коммутации и малой установленной мощности силовых тиристоров. Эту схему рекомендуется применять для электроприводов с частыми пусками и большими пределами изменения нагрузки на валу двигателя.