Мостовая схема трехфазная: Выпрямитель трехфазный мостовой: принцип работы и схемы

Мостовой схеме выпрямления (схеме Ларионова) — Студопедия

Трехфазный мостовой выпрямитель (рис. 3.2) состоит из трехфазного трансформатора и комплекта диодов, собранных по трехфазной мостовой схеме (схема профессора А.Н. Ларионова).

В схеме выпрямителя используется шесть диодов: VD1…VD6. Три диода (VD1, VD3, VD5) соединены в катодную группу. Их общая точка имеет положительную полярность. Из этих трех диодов проводящим будет тот, на аноде которого в данный момент наиболее высокий положительный потенциал. Три диода (VD2, VD4, VD6) соединены в общую точку анодами и образуют анодную группу.

Их общая точка имеет отрицательную полярность. Из диодов анодной группы проводящим будет тот, на катоде которого наиболее отрицательный потенциал. В каждый момент времени в рассматриваемой схеме выпрямителя, как и в однофазной мостовой схеме, открыты два диода: один — в катодной, а другой — в анодной группах. Каждый диод работает в течение одной трети периода (рис.3.2, г, д), что отражено на графиках для токов катодной (i_VDк) и анодной (i_VDa) групп.

Рисунок 3.2 — Трехфазный мостовой выпрямитель (схема Ларионова):

а – электрическая принципиальная схема;

б-е – диаграммы напряжений и токов

На рис. 3.2,б изображены кривые мгновенных значений напряжений в фазах вторичных обмоток трансформатора u_а, u_b, u_c а на рис. 3.2, в — кривые выпрямленных напряжения u_d и тока i_d. На интервале t₁—t₂, равном p/3, напряжение фазы a (u_a) имеет наибольшее положительное значение и, следовательно, на аноде диода VD1 потенциал наиболее высокий, т.е. диод VD1 открыт. Наибольшее отрицательное значение на этом же интервале имеет напряжение фазы b(u_b), т.е. катод диода VD4 имеет наибольший отрицательный потенциал, отпирающий этот диод.

Таким образом, на интервале t₁ – t₂ к сопротивлению нагрузки через открытые диоды VD1 и VD4 будет приложено линейное напряжение между точками a и b (u_ab). Под действием этого напряжения ток будет протекать по цепи: + u_а, VD1, R_d, VD4, —u_b. В момент t₂ (M₁ — точка естественной коммутации диодов) мгновенные значения напряжений u_в и u_с равны, а далее напряжение u_c будет более отрицательным. Это приведет к открытию диода VD6. Диод VD1 будет оставаться открытым, так как u_a остается положительным.

На интервале t₂ – t₃, также равном p/3, будут открыты диоды VD1 и VD6, к сопротивлению нагрузки будет приложено линейное напряжение между точками а и с, и ток будет протекать в том же направлении по цепи: +u_а, VD1, R_d, VD6, —u_с. В момент t₃ (точка N₁) произойдет переключение диодов VD1 и VD3; диод VD3 откроется, так как u_в будет равным u_a и далее большим, а диод VD1 закроется.

На интервале t₃ — t₄ открыты диоды VD3 и VD6, ток будет протекать по цепи: + u_b, VD3, R_d, VD6, —u_с. Далее процессы переключения диодов происходят в точках M₂ (VD6 и VD2), N₂ (VD3 и VD5), M₃ (VD2 и VD4), N₃ (VD5 и VD1), обеспечивая протекание тока по нагрузке в одном направлении.

Поскольку на нагрузку работают две последовательно соединенные вторичные фазовые обмотки трансформатора, то график выпрямленного напряжения u_d представляет собой сумму огибающих фазовых напряжений работающих обмоток трансформатора.

Можно сформулировать правило: в схеме в любой момент времени открыты только два вентиля — а именно те, через которые к резистору нагрузки приложено наибольшее линейное напряжение

u_ab = u_a-(- u_b), u_bc = u_b-(- u_c) .

Период изменения основной гармонической переменной составляющей выпрямленного напряжения, как видно из рис.3.2, в, в 6 раз меньше периода изменения тока сети (Т₁ = Т_с/6). Следовательно, частота этой гармоники в 6 раз больше частоты тока питающей сети (f₁ = 6f_c). Несмотря на то, что схема получает электропитание от трехфазного трансформатора, кривая выпрямленного напряжения соответствует шестифазной схеме.

Мгновенное значение выпрямленного напряжения равно линейному напряжению работающих одновременно фаз:

(3.3)

Среднее значение выпрямленного напряжения равно:

(3.4)

Приняв для удобства за начало отсчета точку О₁ на огибающей u_d (посредине между t₁ = p/6 и t₂ = 3p/6 на рис.3.2, в), выразим среднее значение выпрямленного напряжения через функцию косинуса

(3.5)

Основные соотношения, показатели качества выпрямления и энергетические параметры трехфазной двухтактной мостовой схемы выпрямления приведены в таблице 3.1.

Достоинства трехфазной двухтактной мостовой схемы выпрямления по сравнению с предыдущими схемами перечислены ниже.

1. Отсутствие вынужденного подмагничивания постоянной составляющей выпрямленного тока, что обеспечивает высокое значение коэффициента использования трансформатора.

2. Малая амплитуда обратного напряжения.

3. Возможность включения вентилей непосредственно в сеть переменного тока (без трансформатора), если напряжение имеет требуемую величину.

Основным недостатком данной схемы выпрямления является необходимость применения шести вентилей вместо трех по сравнению с предыдущей схемой Миткевича.

Трехфазные мостовые выпрямители находят наиболее широкое применение в ИВЭ РЭС при питании от трехфазных первичных источников.

Трехфазная мостовая схема выпрямления при работе на активную нагрузку

Страница 84 из 106

Трехфазная мостовая схема при работе на активную нагрузку (рис. 230).

Эту схему применяют в выпрямительных устройствах, предназначенных для электропитания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Схема состоит из трехфазного трансформатора Т, первичные и вторичные обмотки которого можно соединять звездой и треугольником. В схеме имеется шесть вентилей. Катоды вентилей VI, V2 и V3 соединяют в общую точку К, которая является положительным полюсом выпрямительного устройства. Общая точка анодов А вентилей V4, V5 и V6 является отрицательным полюсом выпрямительного устройства.

Рис. 230. Трехфазная мостовая схема (а) и диаграммы напряжений и токов в трехфазной мостовой схеме (б и в)

На рис. 230, б представлены кривые фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора иф1 = φа — φ0; иф2 — φь — φ0

мФз = φс — φо· Если потенциал нулевой точки обмоток принять равным нулю, то эти кривые будут изображать потенциалы точек а, b и с, т. е. uФ1 = φн; uф2 = φ,; и ифз — φс.

В течение времени ίλ — /2, равного ~ периода Т, наибольшим положительным потенциалом обладает точка а, а наибольшим отрицательным потенциалом — точка Ь. Поэтому ток в цепи проходит от точки а через вентиль VI, сопротивление нагрузки г и вентиль V5 к точке Ь. В течение времени t2 — t3 наибольшим положительным потенциалом обладает точка а, наибольшим отрицательным потенциалом — точка с. Поэтому ток проходит через вентили VI и V6.

За каждую часть периода через нагрузку будет проходить ток

в одном направлении — от общей точки катодов вентилей VI, V2 и V3 к анодной точке вентилей V4, V5 и V6. Кривые выпрямленного тока t0 и напряжения и0 = i0r представлены на рис. 230, в. Под каждым импульсом выпрямленного тока указаны номера одновременно работающих вентилей.

В трехфазной мостовой схеме напряжения выпрямляются за оба полупериода, т. е. в течение времени tl — t3 выпрямляется один полупериод напряжения, а за время t4 — te — второй полупериод напряжения. Следовательно, по вторичным обмоткам трансформатора токи проходят как в положительную, так и в отрицательную часть периода, в результате чего отсутствует вынужденное намагничивание сердечника трансформатора.

В трехфазной мостовой схеме выпрямленный ток достигает максимума 6 раз за период. Следовательно, частота основной гармоники выпрямленного напряжения в 6 раз больше частоты напряжения сети, т. е. /ог = 300 Гц.

Основные параметры трехфазной мостовой схемы, работающей на активную нагрузку, приведены в табл. 14.

Трехфазная мостовая схема имеет следующие преимущества перед трехфазной однополупериодной схемой: лучшее использование обмоток трансформатора и отсутствие вынужденного намагничивания сердечника, благодаря чему достигается значительное уменьшение размеров и массы трансформатора; меньшая величина и более высокая частота пульсаций выпрямленного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размеры, массу и стоимость сглаживающего фильтра.

Основным недостатком схемы является необходимость применения шести вентилей вместо трех. Кроме того, последовательное включение двух работающих вентилей (особенно высокоомных) уменьшает напряжение с увеличением тока нагрузки. Поэтому в трехфазной мостовой схеме обычно используют полупроводниковые вентили, обладающие небольшим внутренним сопротивлением.

Трехфазная мостовая схема выпрямления

Трехфазные
выпрямители по сравнению с однофазными
выпрямителями имеют меньшую пульсацию
выпрямленного на­пряжения и могут
использоваться без фильтров. Кроме
этого трех­фазные выпрямители имеют
более высокие энергетические по­казатели.

Наибольшее
распространение получила трехфазная
мос­товая схема выпрямления, исследуемая
в данной лаборатор­ной работе (рис.
2.5,а),
Схема
трехфазного мостового выпря­мителя
(схема Ларионова) содержит выпрямительный
мост из шести вентилей. Вентили V2,
V4,
Vб,
у которых электри­чески соединены
анода, образуют анодную группу. Вентили
V1,
VЗ,
V5
с объединенными катодами образуют
катодную группу. Нагрузку включают
между точками соединения като­дов и
анодов
вентилей.

В
любой момент времени работают два
вентиля. В катодной группе в открытом
состоянии будет находиться вентиль с
наи­большим положительным потенциалом
на аноде, в анодной группе работает
вентиль, катод которого имеет наиболее
отри­цательный потенциал. Например,
после момента времени ωt₁
наибольший
положительный потенциал имеет фаза а,
поэто­му
в катодной группе работает вентиль V1,
а наибольший от­рицательный потенциал
имеет фаза «b»,
поэтому в анодной группе работает
вентиль V4
(рис. 2.5,6).
Отметим
на временных диаграммах фазных напряжений
(рис. 2.5,6) интервалы прово­димости
вентилей: на интервале ωt₁
— ωt₂
проводят
вентили VI,
V4,
на интервале ωt₂
— ωt₃
—
вентили V1,
Vб,
на интервале, ωt₃
— ωt₄
—
вентили V6,
VЗ,
на
интервале и ωt₄—
ωt₅
— вентили
V3,
V2
и
т.д. Таким образом, интервал проводимости
каждого
вентиля
составляет 2π/3, а интервал совместной
работы двух вентилей равен 2π/6. За период
напряжения питания происхо­дят шесть
переключений вентилей, т. е. частота
пульсации вып­рямленного напряжения
U₀
равна
6f
сети
(300 Гц).

Среднее
значение выпрямленного напряжения
определяют по формуле:

U₂
—
фазное
напряжение питания, U_2л

—
линейное
напряжение.

Максимальное
обратное напряжение в данном случае
равно амплитудному значению линейного
напряжения

U_o6p
max=U_2лm=√6U₂=l,045U₀.

Коэффициент
пульсации выпрямленного напряжения
оп­ределяют по формуле:

где
т
=
6 — число фаз.

Описание работы

При
исследовании одно- и трехфазных
выпрямителей в ра­боте измеряют и
рассчитывают основные параметры, снимают
осциллограммы напряжений и внешние
характеристики при чисто активной
нагрузке и с емкостным фильтром, делают
вы­воды.

Исследование
однофазных выпрямителей. В
работе
использу­ют следующие блоки стенда:
ИсН1, АВ1, АВ2, ИзмВ, а также сменную панель
17Л-03/18 и съемные элементы V1
— V4
— дио­ды типа КД103А, резисторы R_н
=
100 Ом, 200 Ом, 360 Ом, 620 Ом, 750 Ом, I кОм и
осциллограф типа CI-55.
Для исследования однофазного выпрямителя,
выпол­ненного по мостовой схеме,
собирают цепь, схема которой при­ведена
на рис, 2.6 (конденсатор С_ф
не устанавливают).

В
качестве источника питания используют
блок ИсН1. На­пряжение U₂,
снимают
о гнезд
«15
В» и «Общ»
и измеряют ИзмВ, установив переключатель
блока в положение «Исh2».

Для
измерения тока используют прибор АВ1,
который работа­ет в режиме амперметра
постоянного тока. Для измерения
на­пряжения U₀
на
нагрузке параллельно ей включают АВ2,
кото­рый работает в режиме вольтметра
постоянного тока.

Для
измерения среднего значения выпрямленного
напря­жения U_Q,
амплитудного
значения напряжения U_2m,
максималь­ного
обратного напряжения U_обр
maxи
снятия осциллограмм уста­навливают
резистор R_H
=
360 Ом. Измерения этих напряжений выполняют
c
помощью осциллографа. Результаты
измерений заносят в табл. 2.1

В
табл. 2.1 заносят результаты расчета
U_2m,U₀,
иU_обрmax
по следующим формулам:

U_2m=√2U₂;

U₀
=0,636
U_2m,

U_обр
mах
= 1,57 U₀;

U_обр
max
=U_2m

где
U_2m
—
амплитудное значение напряжения U₂,
измеренное
по осциллографу

Таблица
2.1

Определение
амплитудного,
среднего и обратного значений напряжений

U*_обр
max
— два
значения напряжения, вычисленные по
выше приведенным
формулам.

В
табл. 2.1 заносят результат измерения U₀
по
вольтметру АВ2.

Осциллограмму
выпрямленного напряжения зарисовывают
на кальку. На осциллограмме указывают
амплитудное и среднее значения напряжения.

Внешнюю
характеристику однофазного выпрямителя
сни­мают для 5—6 значений сопротивления
нагрузки R_н
(200
Ом, 360 Ом, 620 Ом, 750 Ом, I кОм)

Таблица
2.2

Внешние
характеристики

Осциллограмму
выпрямителя с емкостным фильтром
сни­мают на кальку при R_H
=360
Ом, на которой обозначают: U₀;
U_max;
U_min.

Для
определения коэффициента пульсаций
выпрямителя с емкостным фильтром по
осциллографу измеряют U_max
и U_min.
Коэффициент пульсаций определяется
для трех значений Rн
и вычисляется по формуле:

U_max
и U_min—
показания
осциллографа.

Результаты
измерений заносят в табл. 2.3.

Таблица
2.3

Определение
коэффициента пульсаций выпрямителя с
емкостным фильтром

Работа трехфазного мостового выпрямителя: принцип, схемы, характеристики

Рассматриваемый выпрямитель (рис. 4.26) широко используется в устройствах большой мощности.

Опишем работу выпрямителя при подключении его к активной (рис. 4.26, а) и активноиндуктивной (рис. 4.26, б) нагрузке. Изучаемый выпрямитель подобен рассмотренному однофазному мостовому, но получает питание от трехфазного источника напряжения, содержит 6 тиристоров, представляет собой достаточно сложную систему и вследствие этого более труден для анализа.

Так как тиристоры Th Т2 и Т3 соединены катодами, принято говорить, что они составляют катодную группу тиристоров. Тиоисторы 74, Т5 и Г6, соединенные анодами, составляют анодную группу.

В однофазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с единственным тиристором и таких пар всего две. В трехфазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с одним из двух тиристоров противоположной группы. К примеру, тиристор Г, может проводить ток или в паре с тиристором Г5, или в паре с тиристором Г6. Вследствие этого имеется 6 пар тиристоров, совместно проводящих ток нагрузки.

Основная трудность при анализе выпрямителя состоит в том, чтобы определить, какая пара тиристоров находится во включенном состоянии или может в нем находиться (т. е. может быть включена импульсами управления). Подобные проблемы типичны для всех электронных устройств, содержащих нелинейные и, в частности, работающие в ключевом режиме элементы. При анализе таких устройств очень полезно выявить их характерные особенности, сужающие круг возможных сочетаний режимов работы элементов и упрощающие определение токов и напряжений.

Укажем такие особенности для рассматриваемой схемы.

— Не могут быть включены два тиристора одной группы (так как их проводящее состояние обеспечило бы протекание под действием соответствующего линейного напряжения очень большого обратного тока одного из тиристоров, что невозможно для исправного прибора).
— Если имеется пара включенных тиристоров, то напряжение ивых равно определенному линейному напряжению, причем возможны 6 вариантов:

Например, при включенных тиристорах Г, и Т5 ивых = = иаЬ а при включенных тиристорах Т4 и Т2 ивых = — иаЬ

Пусть в некоторый момент времени при включенной одной паре тиристоров ивых = и{ Тогда не может быть включена другая пара, для которой ивых = и2ии2< и{ (иначе это соответствовалооы включению тиристора, находящегося под обратным напряжением, что невозможно). Отсюда следует, что в рассматриваемой схеме исключено скачкообразное уменьшение напряжения ивых (ордината точки временной диаграммы напряжения ивых не может совершать скачки вниз). Но скачкообразное увеличение напряжения ивых вполне возможно.

Второе следствие этой особенности рассматриваемого выпрямителя состоит в том, что в случае, когда все тиристоры непрерывно получают импульсы управления (и таким образом выполняют функции диодов), в некоторый момент времени во включенном состоянии будет находиться та пара приборов, которая обеспечит наибольшее значение напряжения ивых (иначе, по крайней мере, на одном тиристоре этой пары создавалось бы существенное прямое напряжение).

Если тиристоры работают в режиме диодов (или если анализируется неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, кратко рассмотренный выше), для выявления включенных в заданный момент времени приборов достаточно:

1. по временным диаграммам выбрать из трех (uab, иЬс, иса) одно линейное напряжение, имеющее максимальное по модулю значение;
2. выделить в трехфазной схеме однофазную мостовую, питающуюся выбранным напряжением;
3. определить два прибора (из четырех), которые открываются выбранным напряжением.

Пример использования алгоритма.

Работа выпрямителя на активную нагрузку при нулевом угле управления. В рассматриваемом случае тиристоры выполняют функции диодов (и результаты анализа применимы также к неуправляемому выпрямителю). Рассмотрим временные диаграммы (рис. 4.27), характеризующие работу схемы. Через Um обозначено амплитудное значение линейных напряжений uab, иЬс, иса (общим обозначением всех линейных напряжений является иЛ). Ось абсцисс разделена на отрезки, каждому из которых присвоен номер, обозначаемый через л.

На временной диаграмме напряжения ивых для каждого отрезка указано совпадающее с ним линейное напряжение, а на временной диаграмме тока ieblx — совпадающий с ним ток включенной пары тиристоров. Обратимся к отрезку с номером 1. На этом отрезке максимальным по модулю является напряжение иЬс

Однофазный выпрямитель, питающийся напряжением иЬс, образуют тиристоры Т2, Г3, Г5, Т6. Так как иЬс < О, открыты тиристоры Т4 и Т5 причем аналогично выполняется анализ для других отрезков.

Частота пульсаций (частота основной гармоники пульсаций) напряжения ивых в 6 раз больше частоты напряжения питающей сети, что сильно облегчает их фильтрацию. Приведем основные соотношения, характеризующие рассматриваемый режим. Среднее значение Ucp выходного напряжения:

где U — действующее значение линейного напряжения.

Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активную нагрузку

Угол управления а для каждого тиристора отсчитывается от момента включения соответствующего диода неуправляемого выпрямителя (по существу это справедливо и для рассмотренного однофазного мостового, и для других управляемых выпрямителей).
Как следует из последнего выражения, при а = 2л/3
Используя полученные выражения, изобразим регулировочную характеристику графически (рис. 4.28, сплошная линия).
Работа выпрямителя на активноиндуктивную нагрузку при угле управления я/3 рад (60 эл. град.) (рис. 4.29). При построении временных диаграмм предполагалось, что индуктивность LH достаточно велика и ток нагрузки практически постоянный. Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку.

Наличие индуктивности обеспечивает режим непрерывного тока.

Отсюда следует, что при а = л/2, Ucp = 0. Дадим графическое изображение регулировочной характеристики (рис. 4.28, пунктир).

Исследование трехфазного мостового управляемого выпрямителя — Студопедия

Цель работы

Целью работы является исследование трехфазного мостового управляемого выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку с противо-э.д.с. и с обратным диодом.

В лабораторной работе исследуются внешние, энергетические, регулировочные характеристики выпрямителя, а также рассматривается гармонический состав потребляемого преобразователем тока.

Лабораторная работа позволяет закрепить теоретические знания о принципе действия и характеристиках трехфазного мостового выпрямителя, освоить моделирование полупроводниковых преобразователей в программе Simulink.

Теоретические сведения к лабораторной работе

Одной из наиболее распространенных среди всех схем выпрямления является трехфазная мостовая схема (схема Ларионова), изображенная на рисунке 4.

Рисунок 4 – Трехфазная мостовая схема

Трехфазная мостовая схема обладает высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками: наилучшим коэффициентом использования трансформатора по мощности и высокой частотой пульсаций (шестипульсная) выпрямленного напряжения.

Схема трехфазного мостового выпрямителя содержит выпрямительный мост из шести вентилей, в котором последовательно соединены две трехфазные группы. В левой группе (VD1, VD3, VD5) вентили соединены катодами (катодная группа), а в правой (VD4, VD6, VD2) – анодами (анодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником.

Особенность работы управляемого выпрямителя заключается в задержке на угол α момента отпирания очередных тиристоров относительно точек естественного отпирания. На рисунке 5 приведены диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу выпрямителя на активную нагрузку при α=30°, 60° и 90°.

Рисунок 5 – Диаграммы работы трехфазного управляемого выпрямителя на активную нагрузку

Как видно из диаграмм при α≤60° кривые выпрямленного тока и напряжения (U_d и i_d) непрерывны. При этом зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла регулирования (регулировочная характеристика) определяется выражением:

,

где .

Для активной нагрузки угол α=60° является критическим и при дальнейшем его увеличении в кривых U_d и i_d появляются паузы – работа выпрямителя в режиме прерывистых токов. Для индуктивной нагрузки критическим является угол α=90°.

На рисунке 6 приведены регулировочные характеристики трехфазного выпрямителя при работе на индуктивную (а) и активную (б) нагрузки.

Рисунок 6 – Регулировочные характеристики трехфазного управляемого выпрямителя

При рассмотрении работы управляемого трехфазного выпрямителя необходимо особое внимание уделить его энергетическим показателям. Это связано с тем, что управляемый выпрямитель отрицательно влияет на питающую сеть переменного тока. Во-первых, он потребляет из сети несинусоидальный ток. Во-вторых, он сдвигает фазу потребляемого тока относительно питающего напряжения.

Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка для исследования работы трехфазного управляемого выпрямителя показана на рисунке 7. Для построения модели выпрямителя необходимы следующие блоки:

· трехфазный программируемый источник синусоидального напряжения 3-Phase Programmable Voltage Source;

· блок3-Phase Series RLC Branch,моделирующий комплексное активное и реактивное сопротивление трансформатора;

· блок Universal Bridge, моделирующий мостовую схему соединения вентилей;

· блок управления трехфазным мостовым управляемым выпрямителем Synchronized 6-Pulse Generator, где угол управления α задается блоком Constant;

· последовательная RLC цепь Series RLC Branch, моделирующая нагрузку выпрямителя;

· источник постоянного тока DC Voltage Source, моделирующий противо-э.д.с в нагрузке;

· блоки Fourier измерения гармонических составляющих сигнала, где блок «Fourier Ia» измеряет гармоническую составляющую тока питания и начальную фазу этого тока; блоки «Fourier In» и «Fourier Un» измеряют среднее значение тока и напряжения на нагрузке, блок «Fourier It» измеряет гармоническую составляющую тока тиристора;

· блок «RMS It» измеряет действующее значение тока в тиристоре.

Порядок и методика выполнения лабораторной работы

1.Составить модель трехфазного мостового выпрямителя, изображенную на рисунке 7 (раздел «Описание виртуальной лабораторной установки»).

2.Во вкладке Simulation/Configuration parameters установить параметры моделирования (рисунок 1). В поле Solver выбрать метод ode23tb. В поле Max step sizeустановить значение шага моделирования, это же значение занести в поле Sample time всех блоков, которые имеют это поле.

3.Установить параметры всех блоков, составляющих модель выпрямителя.

Параметры источника питания установить согласно приложению 1: в блоке Three-Phase Programmable Voltage Sourceустановить амплитуду напряжения равную линейному напряжению вторичной обмотки трансформатора U₂ (приложение 1).

В блоке Three-Phase Series RLC Branchустановить активное сопротивление одной фазы трансформатора (r_2КТ) и индуктивность рассеяния трансформатора (L_Т), приведенные к вторичной обмотке.

Комплексное сопротивление одной фазы трансформатора:

,

где U_К – напряжение КЗ трансформатора, % (приложение 1),

S – мощность трансформатора, ВА (приложение 1).

Активное сопротивление фазы трансформатора:

,

где P_КЗ – активная мощность потерь короткого замыкания, Вт (приложение 1).

Реактивное сопротивление фазы трансформатора:

.

Индуктивность рассеяния трансформатора:

,

где f – частота питающей сети.

Параметры диода и универсального моста устанавливаются согласно приведенным выше настройкам (раздел «Краткое описание используемых блоков и первоначальная настройка параметров моделирования»).

Параметры блоков Series RLC Branch и DC Voltage Source, моделирующих соответственно нагрузку выпрямителя и противо-э.д.с в нагрузке, устанавливаются согласно приложению 2, т.к. в качестве нагрузки выступает двигатель постоянного тока.

Для получения среднего значения тока (напряжения) в настройках блока Fourier необходимо задать номер гармоники – 0.

4.Снять внешние и энергетические характеристики выпрямителя.

При снятии внешних характеристик параметры RL-нагрузки остаются без изменений, противо-э.д.с. нагрузки изменяется в диапазоне от номинального напряжения преобразователя до 0 (фиксируются 8–10 точек).

Внешние характеристики снимаются для трех значений угла управления: α=0 гр., 45 гр. и 80 гр. Результаты моделирования заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

Необходимо сохранить графики переходных процессов одного из экспериментов в виде картинки для отчета.

Полная и активная мощность по первой гармонике, потребляемая выпрямителем из сети, рассчитывается по выражениям:

где U_1.max – амплитудное значение фазного напряжения,

, В,

I_1.max – амплитуда первой гармоники потребляемого тока, А,

φ₁ – начальная фаза потребляемого тока.

Мощность в нагрузке определяется по выражению:

,

где U_н – среднее значение напряжения на нагрузке, В,

I_н – среднее значение тока нагрузки, А

Потери в тиристоре управляемого выпрямителя рассчитываются по выражению:

,

где U_Т – падение напряжения на тиристоре, В,

I_ТО – среднее значение тока тиристора, А,

I_Т – действующее значение тока тиристора, А,

R_ON – сопротивление тиристора во включенном состоянии, Ом.

5.Снять регулировочные характеристики выпрямителя.

При снятии регулировочной характеристики угол управления α изменять в диапазоне от 0 до 120 градусов, параметры нагрузки при этом остаются постоянными. При снятии характеристики следует задать противо-э.д.с. двигателя равным нулю и активное сопротивление увеличить в 20 раз для ограничения тока нагрузки. Регулировочная характеристика снимается:

· для активно-индуктивной нагрузки с номинальными параметрами нагрузки и обратным диодом,

· для активно-индуктивной нагрузки с номинальными параметрами нагрузки без обратного диода,

· для активно-индуктивной нагрузки с большим значением индуктивности (L_Н=R_Н) без обратного диода,

· для активной нагрузки без обратного диода.

Результаты моделирования заносятся в таблицу 3.

Таблица 3

6.Получить номинальный режим работы преобразователя, подобрав значения угла управления α и противо-э.д.с., добившись при этом номинальных значений тока и напряжения на нагрузке. Сохранить графики переходных процессов в виде картинки для отчета.

7.Исследовать гармонические составляющие тока потребляемого выпрямителем при номинальном режиме и режиме работы на большую индуктивность (L_Н=R_Н).

Для просмотра гармонического спектра кривой потребляемого тока необходимо вызвать окно блока «powergui», дважды щелкнув на нем левой кнопкой мыши. Затем необходимо выбрать раздел FFT Analysis. Окно настройки вывода амплитудного спектра тока показано на рисунке 8.

Рисунок 8 – Раздел FFT Analysis блока “powergui”: данные гармонического анализа кривой потребляемого тока

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать:

5. Цель работы;

6. Схема виртуальной лабораторной установки.

7. Расчеты параметров источника питания согласно пункту 3 методики выполнения лабораторной работы.

8. Таблицы с результатами моделирования и вычислений (пункт 4 методики выполнения лабораторной работы).

9. Внешние U_Н = f(I_Н) и энергетические I₁(1)_max = f(I_Н), S₁(1), P₁(1), P_Т = f(P_Н) характеристики выпрямителя (пункт 4 методики выполнения лабораторной работы).

10. Формы кривых токов и напряжений (блок Scope), снимаемых в одном из опытов пункта 4 методики выполнения лабораторной работы с указанием номера эксперимента.

11. Таблицы с результатами моделирования (пункт 5 методики выполнения лабораторной работы).

12. Регулировочные характеристики выпрямителя.

13. Формы кривых токов и напряжений при номинальном режиме работы преобразователя.

14. Гармонический состав тока потребления.

15. Выводы по работе.

Лабораторная работа №3

Трехфазная мостовая схема выпрямления. — Студопедия

Схема состоит из шести диодов, которые разделены на две группы (рис. 2.61, а): катодную — диоды VD1, VD3, VD5 и анодную VD2, VD4, VD6. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов диодов, т.е. к диагонали выпрямленного моста. Схема подключается к трехфазной сети.

Рисунок 3 — Трехфазный мостовой выпрямитель: а) схема, б) временные диаграммы работы.

В каждый момент времени ток нагрузки протекает через два диода. В катодной группе в течение каждой трети периода работает диод с наиболее высоким потенциалом анода (рис. 3, б). В анодной группе в данную часть периода работает тот диод, у которого катод имеет наиболее отрицательный потенциал. Каждый из диодов работает в течение одной трети периода. Коэффициент пульсаций данной схемы составляет всего 0,057.

Управляемые выпрямители.

Управляемыми выпрямителями называют выпрямители, которые совместно с выпрямление переменного напряжения (тока) обеспечивают регулирование величины выпрямленного напряжения (тока).

Управляемые выпрямители применяют для регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока, яркости свечения ламп накаливания, при зарядке аккумуляторных батарей и т.п.

Схемы управляемых выпрямителей строятся на тиристорах и основаны на управлении моментом открытия тиристоров.

На рисунке 4,а представлена схема однофазного управляемого выпрямителя. Для возможности выпрямления двух полуволн сетевого напряжения используется трансформатор с двухфазной вторичной обмоткой, в которой формируется два напряжения с противоположными фазами. В каждую фазу включается тиристор. Положительный полупериод напряжения U2 выпрямляет тиристор VS1, отрицательный – VS2.

Схема управления СУ формирует импульсы для открывания тиристоров. Время подачи открывающих импульсов определяет, какая часть полуволны выделяется на нагрузке. Тиристор отпирается при наличии положительного напряжения на аноде и открывающего импульса на управляющем электроде.

Если импульс приходит в момент времени t0 (рис. 4,б) тиристор открыт в течении всего полупериода и на нагрузке максимальное напряжение, если в моменты времени t1, t2, t3, то только часть сетевого напряжения выделяется в нагрузке.

Рисунок 4 — Однофазный выпрямитель: а) схема, б) временные диаграммы работы.

Угол задержки, отсчитываемый от момента естественного отпирания тиристора, выраженный в градусах, называется углом управления или регулирования и обозначается буквой α. Изменяя угол α (сдвиг по фазе управляющих импульсов относительно напряжения на анодах тиристоров), мы изменяться время открытого состояния тиристоров и соответственно выпрямленное напряжение на нагрузке.

Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова)

Трехфазная мостовая
схема (рис. 1.6, а) обладает наилучшим
коэффициентом использования трансформатора
по мощности, наименьшим обратным
напряжением на диодах и высокой частотой
пульсации (шестипульсная) выпрямленного
напряжения, что, в некоторых случаях,
позволяет использовать эту схему без
фильтра. Схема приме­няется в широком
диапазоне выпрямленных напряжений и
мощностей.

Схема трехфазного
мостового выпрямителя содержит
выпрямительный мост из шести вентилей,
в котором последовательно соединены
две трехфазные группы. В нижней группе
вентили соединены катодами (катодная
группа), а в верхней – анодами (анодная
группа). Нагрузка подключается между
точками соединения катодов и анодов
вентилей. Схема допускает соединение
как первичных, так и вторичных обмоток
трансформатора звездой или треугольником.

Диаграммы напряжений
и токов, поясняющие работу идеализированного
трехфазного мостового выпрямителя на
активную нагрузку, представлены на рис.
1.6 (б, в).

Рис.
1.6. Трехфазная мостовая схема выпрямления
(схема Ларионова) (а) и диаграммы напряжений
и токов в ней при работе на активную
нагрузку (б, в).

Каждая из двух
групп выпрямителя повторяет работу
трехфазного выпрямителя со средней
точкой, поэтому при таком же значении
напряжения вторичной обмотки трансформатора
,
как и в трехфазном выпрямителе со средней
точкой, среднее выпрямленное напряжениеданного выпрямителя будет в два раза
больше или наоборот, при том же значениивеличинабудет в два раза меньше [2, 3]:

, ,

что
сокращает число витков вторичных обмоток
трансформатора и снижает требования к
изоляции.

Максимальное
обратное напряжение вентиля данной
схемы, как и в трехфазной схеме со средней
точкой, равно амплитуде линейного
вторичного напряжения. Однако ввиду
того, что при том же значении
величинав данной схеме в два раза меньше,
соотношение здесь получается более
предпочтительным

В схеме трехфазного
выпрямителя со средней точкой ток
нагрузки создается под действием фазного
напряжения вторичной обмотки
трансформатора, а в мостовой схеме –
под действием линейного напряжения.
Ток нагрузки здесь протекает через два
вентиля: один – с наиболее высоким
потенциалом анода относительно нулевой
точки трансформатора из катодной группы,
другой – с наиболее низким потенциалом
катода из анодной группы. Иными словами,
в проводящем состоянии будут находиться
те два накрест лежащих вентиля
выпрямительного моста, между которыми
действует в проводящем направлении
наибольшее линейное напряжение.

За период напряжения
питания происходит шесть переключений
вентилей и схема работает в шесть тактов,
в связи с чем ее часто называют
шестипульсной.
Таким образом, выпрямленное напряжение
имеет шестикратные пульсации, хотя угол
проводимости каждого вентиля такой же,
как в трехфазной схеме со средней точкой,
т.е. 2π/3 (120º). Среднее значение тока
вентиля соответственно составляет
.
При этом интервал совместной работы
двух вентилей равен π/3 (60º).

Кривая тока
вторичной обмотки трансформатора
определяется токами двух вентилей,
подключенных к данной фазе. Один из
вентилей входит в анодную группу, а
другой – в катодную. Вторичный ток
является переменным с паузой между
импульсами длительностью π/3 (60º), когда
оба вентиля данной фазы закрыты.
Постоянная
составляющая во вторичном токе
отсутствует, в связи с чем поток
вынужденного подмагничивания
магнитопровода трансформатора в мостовой
схеме не создается.

На базе этой схемы
возможно построение 12-ти и 24-х пульсных
схем выпрямления, которые используют
последовательное и параллельное
соединение схем при различном сочетании
соединений («звезда» или «треугольник»)
вторичных обмоток трансформатора.

Коэффициент
использования трансформатора для
различных схем выпрямления при активной
нагрузке

Аналогично
рассмотренной схеме со средней точкой
могут быть определены габаритная
мощность и коэффициент использования
трансформатора по мощности для любых
схем выпрямления при чисто активной
нагрузке [2, 3]:

Таблица
1.1.

Что такое трехфазный выпрямитель? — 3-фазный полуволновой, полноволновой и мостовой выпрямитель

Определение: 3-фазный выпрямитель — это устройство, которое выпрямляет входное переменное напряжение с помощью 3-фазного трансформатора и 3 диодов , подключенных к каждая из трех фаз вторичной обмотки трансформатора.

Значение трехфазного выпрямителя

Однофазный выпрямитель также выполняет выпрямление, то есть преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока, но для преобразования использует только однофазную вторичную обмотку трансформатора.А диоды подключены ко вторичной обмотке однофазного трансформатора.

Недостатком такой схемы является высокий коэффициент пульсации. В случае полуволнового выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 1,21 , а в случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 0,482 . В обоих случаях нельзя пренебрегать значением коэффициента пульсации. В то время как в случае полуволнового выпрямителя значение довольно велико, но и в двухполупериодном выпрямителе значение выпрямителя значительно больше.

Таким образом, в таких типах размещения нам нужна схема сглаживания, чтобы убрать эту рябь. Эти колебания представляют собой составляющие переменного тока в постоянном напряжении. Это называется пульсирующим постоянным напряжением . Если это пульсирующее напряжение постоянного тока используется в нескольких приложениях, это приводит к снижению производительности устройства. Таким образом, используется схема сглаживания, фильтр работает как схема сглаживания для выпрямительной системы.

Но после этого процесса сглаживания напряжение выпрямителя в какой-то момент падает до нуля.Следовательно, если вместо однофазного трансформатора мы используем трехфазный трансформатор, коэффициент пульсаций можно значительно снизить. Одним из значительных преимуществ трехфазного трансформатора является то, что выпрямленное напряжение не падает до нуля, даже если не используется сглаживающее устройство.

Трехфазный полуволновой выпрямитель

В трехфазном полуволновом выпрямителе , по три диода подключены к каждой из трех фаз вторичной обмотки трансформатора. Три фазы вторичной обмотки соединены звездой, поэтому она также называется Star Connected Secondary.

Анодный вывод диода подключен ко вторичной обмотке трансформатора. И три фазы трансформатора соединены вместе в общей точке, называемой нейтралью . Эта нейтральная точка обеспечивает отрицательный вывод нагрузки и заземлена.

Каждый диод проводит одну треть цикла переменного тока, а оставшиеся два диода остаются разомкнутыми. Выходное напряжение постоянного тока будет между пиковым значением напряжения питания и половиной напряжения питания.

Коэффициент пульсаций для трехфазного полуволнового выпрямителя вычисляется по уравнениям ниже.

Из приведенных выше расчетов очевидно, что коэффициент пульсаций для трехфазного полуволнового выпрямителя составляет 0,17 , т.е. 17% . В однофазной половине с выпрямителем значение коэффициента пульсаций составляет 1,21 , а в случае однофазного двухполупериодного выпрямителя — 0,482. Таким образом, очевидно, что значение коэффициента пульсаций у трехфазного выпрямителя намного меньше по сравнению с однофазным выпрямителем.

Причем частота пульсаций в трехфазном выпрямителе очень высока. Таким образом, эту рябь можно легко отфильтровать. Частота пульсаций в случае трехфазных выпрямителей в три раза больше частоты питающей сети. Благодаря этому процесс сглаживания в случае трехфазного выпрямителя намного проще, чем у однофазного выпрямителя.

Трехфазный полноволновой выпрямитель

В трехфазном двухполупериодном выпрямителе используются шесть диодов. Его также называют 6-диодным полуволновым выпрямителем . В этом случае каждый диод проводит 1/6 ^-ю часть цикла переменного тока. Колебания выходного постоянного напряжения меньше в трехфазных двухполупериодных выпрямителях. Выходное напряжение колеблется между максимальным значением пикового напряжения, то есть Vsmax, и 86,6% максимального напряжения.

Преимущество трехфазных двухполупериодных выпрямителей в том, что выходное напряжение регулируется и не падает до нуля. Выходное напряжение поддерживается между 86,6% максимального напряжения и пиковым значением напряжения.Таким образом, это кажется регулируемым.

Основной причиной столь низких колебаний выходного напряжения является использование большого количества диодов. Целесообразно использовать 6 диодов. Это связано с тем, что при использовании более 6 диодов стоимость схемы увеличивается. Более того, сложность схемы возрастает, и никакого значительного увеличения регулирования выходного напряжения не будет.

Трехфазный мостовой выпрямитель

Тип устройства в виде моста широко используется, потому что нет необходимости в промежуточном трансформаторе отвода в мостовом выпрямителе.Преимущество использования мостового выпрямителя заключается в том, что ток нагрузки I _dc в 0,95 раза больше пикового тока, протекающего через диод.

V _dc примерно в 2,34 раза больше действующего значения переменного напряжения, проходящего через вторичную обмотку трансформатора в трехфазном полуприводном выпрямителе. Каждый диод в трехфазном мостовом выпрямителе пропускает только 1/3 тока, протекающего через нагрузку.

Таким образом, этот тип перемычки более предпочтителен в различных приложениях.

Используются для преодоления недостатков однофазного выпрямителя.Мы уже обсуждали, что однофазные выпрямители обладают высоким коэффициентом пульсаций и большими колебаниями выходного постоянного тока. Чтобы преодолеть этот недостаток, появились трехфазные трансформаторы.

.

Как сделать трехфазную схему частотно-регулируемого привода

Представленная трехфазная схема частотно-регулируемого привода (, разработанная мной, ) может использоваться для управления скоростью любого трехфазного щеточного двигателя переменного тока или даже бесщеточного двигателя переменного тока. Идея была предложена г-ном Томом

Использование частотно-регулируемого привода

Предлагаемая трехфазная схема частотно-регулируемого привода может универсально применяться для большинства трехфазных двигателей переменного тока, где эффективность регулирования не слишком важна.

Его можно специально использовать для управления скоростью асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в режиме разомкнутого контура и, возможно, также в режиме замкнутого контура, который будет обсуждаться в более поздней части статьи.

Модули, необходимые для 3-х фазного инвертора

Для разработки предлагаемой схемы 3-фазного частотно-регулируемого привода или частотно-регулируемого привода по существу необходимы следующие основные ступени схемы:

1. Схема контроллера напряжения ШИМ
2. Трехфазный мост высокого / низкого Схема драйвера
3. Схема трехфазного генератора
4. Схема преобразователя напряжения в частоту для генерации параметра В / Гц.

Давайте изучим детали функционирования вышеперечисленных этапов с помощью следующего пояснения:

Простую схему контроллера напряжения PWM можно увидеть на схеме, приведенной ниже:

Контроллер PWM

Я уже включил и объяснил функционирование вышеуказанного каскада генератора ШИМ, который в основном предназначен для генерации переменного выходного сигнала ШИМ на выводе 3 микросхемы IC2 в ответ на потенциал, приложенный к выводу 5 той же микросхемы.

Предустановка 1K, показанная на схеме, представляет собой ручку управления среднеквадратичным значением, которую можно соответствующим образом отрегулировать для получения желаемой пропорциональной величины выходного напряжения в форме ШИМ на выводе 3 IC2 для дальнейшей обработки. Он настроен на создание соответствующего выходного сигнала, который может быть эквивалентен среднеквадратическому напряжению сети 220 В или 120 В переменного тока.

Схема драйвера H-моста

На следующей схеме ниже показана схема трехфазного драйвера H-моста с одной микросхемой, использующая микросхему IRS2330.

Дизайн выглядит незамысловатым, поскольку большая часть сложностей решается встроенными в микросхемы сложной схемой.

Хорошо рассчитанный трехфазный сигнал подается на входы HIN1 / 2/3 и LIN1 / 2/3 IC через каскад генератора трехфазных сигналов.

Выходы IC IRS2330 можно увидеть интегрированными с 6 МОП-транзисторами или мостовой сетью IGBT, стоки которых соответствующим образом конфигурируются с двигателем, которым необходимо управлять.

Затворы МОП-транзистора / БТИЗ нижнего уровня интегрированы с выводом № 3 IC2 описанного выше каскада схемы генератора ШИМ для инициирования инжекции ШИМ в каскад мостового МОП-транзистора.Это регулирование в конечном итоге помогает двигателю набрать желаемую скорость в соответствии с настройками (с помощью предустановки 1 k на первой диаграмме).

На следующей схеме мы визуализируем требуемую схему генератора трехфазных сигналов.

Конфигурирование схемы трехфазного генератора

Трехфазный генератор построен на основе пары КМОП-микросхем CD4035 и CD4009, которые генерируют трехфазные сигналы с точными размерами по показанным выводам.

Частота трехфазных сигналов зависит от поданных входных тактовых импульсов, которые должны быть в 6 раз больше предполагаемого трехфазного сигнала.Это означает, что если требуемая 3-фазная частота составляет 50 Гц, тактовая частота на входе должна быть 50 x 6 = 300 Гц.

Это также подразумевает, что указанные выше тактовые частоты могут быть изменены для изменения эффективной частоты ИС драйвера, которая, в свою очередь, будет отвечать за изменение рабочей частоты двигателя.

Однако, поскольку вышеуказанное изменение частоты должно быть автоматическим в ответ на изменение напряжения, преобразователь напряжения в частоту становится важным. На следующем этапе обсуждается простая точная схема преобразователя напряжения в частоту для требуемой реализации.

Как создать постоянное соотношение V / F

Как правило, в асинхронных двигателях для поддержания оптимальной эффективности скорости и момента вращения двигателя необходимо контролировать скорость скольжения или скорость ротора, что, в свою очередь, становится возможным при поддержании постоянное соотношение В / Гц. Поскольку магнитный поток статора всегда постоянен, независимо от входной частоты источника питания, скорость ротора становится легко управляемой, поддерживая постоянным отношение В / Гц.

В режиме разомкнутого контура это можно сделать грубо, поддерживая заранее определенные отношения В / Гц и вводя их вручную.Например, на первой диаграмме это можно сделать, соответствующим образом отрегулировав предустановку R1 и 1K. R1 определяет частоту, а 1K регулирует среднеквадратичное значение выходного сигнала, поэтому, соответствующим образом отрегулировав два параметра, мы можем вручную установить требуемую величину В / Гц.

Однако, чтобы получить относительно точное управление крутящим моментом и скоростью асинхронного двигателя, мы должны реализовать стратегию замкнутого контура, в которой данные о скорости скольжения должны подаваться в схему обработки для автоматической регулировки отношения В / Гц, чтобы что это значение всегда остается примерно постоянным.

Реализация обратной связи по замкнутому контуру

Первую диаграмму на этой странице можно соответствующим образом изменить для разработки автоматического регулирования В / Гц с обратной связью, как показано ниже:

На приведенном выше рисунке потенциал на выводе № 5 IC2 определяет ширина SPWM, генерируемого на выводе №3 той же ИС. SPWM генерируются путем сравнения выборки пульсаций напряжения сети 12 В на выводе № 5 с треугольной волной на выводе № 7 микросхемы IC2, которая подается на МОП-транзисторы нижнего уровня для управления двигателем.

Первоначально этот SPWM установлен на некотором отрегулированном уровне (с использованием 1K perset), который запускает вентили IGBT нижней стороны трехфазного моста для инициирования движения ротора на заданном уровне номинальной скорости.

Как только ротор ротора начинает вращаться, подключенный тахометр с роторным механизмом вызывает пропорциональное увеличение напряжения на выводе № 5 IC2, это пропорционально приводит к расширению SPWM, вызывая большее напряжение на катушках статора мотор.Это вызывает дальнейшее увеличение скорости ротора, вызывая большее напряжение на выводе № 5 IC2, и это продолжается до тех пор, пока эквивалентное напряжение SPWM не перестанет увеличиваться и синхронизация ротора статора не достигнет установившегося состояния.

Вышеупомянутая процедура автоматически регулируется в течение всего периода эксплуатации двигателя.

Как сделать и интегрировать тахометр

На следующей диаграмме можно увидеть простую конструкцию тахометра, его можно интегрировать с роторным механизмом, чтобы частота вращения могла питать основание BC547.

Здесь данные о скорости ротора собираются с датчика Холла или сети ИК-светодиодов / датчиков и передаются на базу T1.

T1 колеблется на этой частоте и активирует схему тахометра, созданную путем соответствующей настройки моностабильной схемы IC 555.

Выходной сигнал вышеупомянутого тахометра изменяется пропорционально входной частоте на базе T1.

По мере увеличения частоты напряжение на крайнем правом выходе D3 также растет и наоборот, что помогает поддерживать отношение В / Гц на относительно постоянном уровне.

Как управлять скоростью

Скорость двигателя с использованием постоянного напряжения / частоты может быть достигнута путем изменения частотного входа на тактовом входе IC 4035. Это может быть достигнуто путем подачи переменной частоты от нестабильной схемы IC 555 или любой другой стандартная нестабильная схема для тактового входа IC 4035.

Изменение частоты эффективно изменяет рабочую частоту двигателя, что соответственно снижает скорость скольжения.

Это обнаруживается тахометром, и тахометр пропорционально снижает потенциал на выводе № 5 микросхемы IC2, что, в свою очередь, пропорционально снижает содержание SPWM в двигателе, и, следовательно, напряжение двигателя уменьшается, обеспечивая изменение скорости двигателя с правильное требуемое соотношение V / F.

Самодельный преобразователь напряжения в частоту

В приведенной выше схеме преобразователя напряжения в частоту используется микросхема IC 4060, и на ее частотно-зависимое сопротивление влияет узел светодиода / LDR для предполагаемых преобразований.

Узел светодиода / LDR запечатан внутри светонепроницаемой коробки, а LDR размещен на частотно-зависимом резисторе 1M IC.

Так как отклик LDR / LDR является довольно линейным, изменяющееся свечение светодиода на LDR генерирует пропорционально изменяющуюся (увеличивающуюся или уменьшающуюся) частоту на выводе 3 ИС.

FSD или диапазон В / Гц каскада можно установить, соответствующим образом настроив резистор 1M или даже значение C1.

Светодиод указывает на то, что напряжение выводится и загорается через ШИМ от первого каскада схемы ШИМ. Это означает, что по мере изменения ШИМ будет изменяться и освещение светодиода, что, в свою очередь, приведет к пропорциональному увеличению или уменьшению частоты на выводе 3 микросхемы IC 4060 на приведенной выше диаграмме.

Интеграция преобразователя с VFD

Эта изменяющаяся частота от IC 4060 теперь просто должна быть интегрирована с входом синхронизации трехфазного генератора IC CD4035.

Вышеупомянутые этапы являются основными составляющими для создания 3-фазной схемы частотно-регулируемого привода.

Теперь было бы важно обсудить шину постоянного тока, необходимую для питания контроллеров двигателей IGBT, и процедуры настройки для всей конструкции.

Шина постоянного тока, подключенная к рельсам H-моста IGBT, может быть получена путем выпрямления доступного трехфазного сетевого входа с использованием следующей конфигурации схемы. Шины IGBT DC BUS подключаются через точки, обозначенные как «нагрузка».

Для однофазного источника выпрямление может быть реализовано с использованием стандартной конфигурации сети с 4 диодными мостами.

Как настроить предлагаемую 3-фазную схему частотно-регулируемого привода

Это может быть выполнено в соответствии со следующими инструкциями:

После подачи напряжения шины постоянного тока на IGBT (без подключенного двигателя) отрегулируйте предустановку ШИМ 1k до напряжение на шинах становится равным заданному напряжению двигателя.

Затем настройте предустановку IC 4060 1M, чтобы настроить любой из входов IC IRS2330 на требуемый правильный уровень частоты в соответствии с заданными характеристиками двигателя.

После завершения вышеуказанных процедур указанный двигатель может быть подключен и запитан с различными уровнями напряжения, параметром В / Гц и подтвержден для автоматических операций В / Гц на подключенном двигателе.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.Схема генератора трехфазной синусоидальной волны на основе транзистора

В статье объясняется очень простая схема генератора трехфазной синусоидальной волны, использующая всего три биполярных транзистора и несколько пассивных компонентов для инициирования желаемого трехфазного выхода.

Как это работает

Обращаясь к схеме генератора 3-фазной синусоидальной волны, мы можем увидеть три идентичных транзисторных каскада, сконфигурированных с перекрестной связью, с эквивалентными временными постоянными RC на их базах.

Резистор 10 кОм и конденсатор 1 мк, по сути, становятся ответственными за обеспечение необходимого эффекта задержки для генерации предполагаемых трехфазных сигналов с фазовым сдвигом 120 градусов.

При включении питания может показаться, что каскады претерпевают заблокированную последовательность, однако, поскольку все конденсаторы не могут иметь точно такое же значение, тот, который имеет более низкое значение оттенка, чем другие, заряжается первым, вызывая последовательную проводимость через транзистор.

Предположим, что из-за несоответствия в значениях конденсатор базы среднего транзистора заряжается первым, это позволяет среднему транзистору проводить первым, который, в свою очередь, заземляет базу крайнего правого транзистора, предотвращая его проведение в этот мгновенный момент, но в Между тем, основной конденсатор левого или правого транзистора также заряжается в тандеме, что заставляет средний транзистор отключиться и освободить проводимость правого транзистора.

Двухтактный цикл

Вышеупомянутая процедура взаимного двухтактного соединения индуцирует и устанавливает в непрерывную последовательную цепочку проводимости на транзисторах, вызывая появление на коллекторах транзисторов предполагаемой трехфазной схемы сигнала. Из-за постепенного заряда и разряда конденсаторов форма результирующего сигнала представляет собой чисто синусоидальную волну.

Резистор 2K2, показанный желтым, как ни странно, становится решающим в инициировании последовательности генерации трехфазного сигнала, без которого схема, кажется, резко останавливается.

Как упоминалось ранее, степень фазы может быть изменена путем изменения значений RC на базах транзисторов, здесь она сконфигурирована для получения сдвига фазы на 120 градусов.

Принципиальная схема

Осциллограмма осциллографа, трехфазная форма сигнала

Видеоиллюстрация

Поскольку мой осциллограф не был оборудован для измерения трехфазного сигнала, мне удалось проверить только один канал на видео.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.