Існує безліч варіантів отримання опорного сигналу для фазового управління тиристорами Серед них можна згадати фазосдвигаючі ланцюга, схеми фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ), схеми управління з лінійним і косинусоидальной порівнюваним сигналами і програмовані лічильники

Більшість з них може бути реалізовано як у вигляді спеціальних пристроїв, так і у формі програм управління мікропроцесором Коли достатньо обмеженого діапазону управління кутом затримки включення, слід використовувати найпростішу RC-цеп. А при каскадування ЯС-ланцюгів діапазон регулювання може бути розширений У програмованих лічильниках використовується високочастотний опорний сигнал, початок якого припадає на певне значення напруги в лінії живлення Лічильник вважає періоди опорного сигналу для визначення затримки часу включення тиристорів, яке, природно, повязано з кутом затримки включення Якщо частота опорного сигналу не синхронізоване з частотою мережі живлення, то можливе деяке тремтіння кута затримки включення, проте його можна зменшити до мінімуму, збільшивши частоту опорного сигналу У схемах з ФАПЧ опорна частота синхронізується з частотою мережі шляхом використання лічильника і фазового компаратора

Опорний сигнал, отриманий для однієї фази мережевої напруги, може бути потім використаний для управління всіма шістьма тиристорами в трифазному мості Хоча це і легко здійснимо, але здатне призвести до деякої асиметрії вихідної напруги при неповній збалансованості фаз мережевої напруги З цієї причини кращим є використання трьох опорних сигналів, кожен з яких привязаний до своєї фазі Майже всі системи з фазовим керуванням мають загальний недолік – нелінійну залежність між напругою управління і вихідним напругою перетворювача, повязану з тим, що кут затримки включення пропорційний напрузі управління, а вихідна напруга пропорційно косинусу цього кута Однак програмними способами ця залежність може бути лінеаризована

А ось схема управління з косінусоідалнш порівнюваним сигналом має властивість лінійності передавальної характеристики У ній напруга між фазами інтегрується і інвертується, що дозволяє отримати напруга, зрушене на 90 ° щодо межфазного Потім постійне управляє напруга порівнюється з цим напругою, а сигнал включення тиристора виробляється в момент їх рівності Кут затримки включення в цьому випадку представляє собою арккосинус лінії перетину, а наведене до одиниці вихідна напруга перетворювача пропорційно косинусу кута затримки включення Ці схеми забезпечують діапазон регулювання кута затримки включення до 180 °, що дає можливість отримання повного управління конвертером Зазвичай в одному конвертері використовується шість таких схем управління – по одній на кожен тиристор Для виключення небезпеки комутаційної аварії при негативному вихідному напрузі використовуються допоміжні ланцюга включення тиристорів

На Рис 1018 наведені графіки, що ілюструють роботу схеми управління з косинусоидальной порівнюваним сигналом Сигнал на включення тиристора виробляється, коли опорна напруга стає нижче постійного рівня напруги керування При зростанні з якихось причин напруги в мережі опорна напруга збільшується пропорційно, а момент його збігу з напругою управління настає пізніше Кут затримки включення тиристора збільшується, і тим самим забезпечується стабілізація вихідної напруги перетворювача з цією схемою управління

Ще однією важливою перевагою схеми управління з косинусоидальной порівнюваним сигналом є її висока завадостійкість, обумовлена ​​застосуванням інтегрування вхідної напруги Вдругих схемах управління сильні шуми і перешкоди в живильній мережі здатні приводити до збоїв і порушення у роботі

Інша система управління, яка використовується в генераторах, застосовуваних для роботи в широкому діапазоні швидкостей і частот, включає кодує пристрій на валу генератора, що дозволяє визначати його внутрішній кут між ротором і полем Сигнали управління тиристорами потім синтезуються з урахуванням цього кута, струму збудження, параметрів генератора і струму навантаження

Якщо читач пробачить короткий відступ від теорії, історія, що відбулася кілька років тому, може здатися йому кумедною Компа-

Рис 1018 Принцип роботи схемиуправленія з косіпусоідалпим порівнюваним

сигналом

ня, в якій автор на той час працював, вела переговори з потенційним замовником на великій тиристорний перетворювач Покупець турбувався: чи здатна схема управління з косинусоидальной порівнюваним сигналом впоратися з збуреннями в лінії живлення, створюваними іншими перетворювачами Для того щоб розвіяти сумніви покупця і його консультанта, молодий інженер з групи автора задумав влаштувати вражаючу демонстрацію У присутності всіх сановитих осіб, він включив рубильник харчування декількох перетворювачів І треба ж було так трапитися, що саме в цей момент один з маленьких електролітичних конденсаторів в демонстрованою установці вирішив «покінчити з життям» З гучним звуком він вибухнув і пролетів через всю лабораторію, залишаючи за собою спіральний хвіст з фольги На щастя, ця подія лише викликало сміх у покупця, а після несуттєвого ремонту демонстраційне обладнання було приведено в порядок

Сигнали управління

Для подачі необхідних сигналів на керуючі електроди тиристорів було розроблено безліч схем У низьковольтних ланцюгах широко використовуються імпульсні трансформатори При конструюванні цих трансформаторів доводиться шукати компроміс між потребами отримати високу швидкість наростання напруги і необхідним значенням підтримуючого струму управління Як альтернатива в якості сигналів управління використовується високочастотна послідовність імпульсів з великою швидкістю наростання напруги та струму Для більшості застосувань робочий цикл у цій послідовності імпульсів вибирається не менше 50% У звязку з труднощами забезпечення необхідних значень швидкості наростання напруги керування і підтримуючого струму в трансформаторах з високовольтної ізоляцією зазвичай використовується саме високочастотне управління тиристорами

В інших системах управління тиристорами використовуються трансформатори і випрямлячі Джерелом живлення схеми управління може бути як напруга мережі, так і спеціально генерується високочастотну напругу Постійна напруга з виходу випрямляча надходить на керуючий електрод тиристора через послідовно включений в ланцюг ключовий транзистор, керований в свою чергу по оптоволоконної лінії звязку Різні варіанти цієї системи часто застосовуються в обладнанні на середні напруги Харчування на схему запуску подається через кілька трансформаторів, нанизаних на ізольований кабель лінії електропостачання При цьому виходять первинні обмотки з одним витком Ток в кабелі може бути порядку 50 .. 100 А

Деякі тиристори можуть управлятися безпосередньо світлом від потужного лазера, що подається через оптоволоконну розвязку, що забезпечує електричну ізоляцію В інших тиристорах вбудовані додаткові керуючі тиристори, для включення яких потрібно менше інтенсивне світло Енергія на ланцюг управління виходить з напруги анод-катод і накопичується в конденсаторі Пряме оптичне управління тиристорами є в даний час областю докладання зусиль багатьох розробників До цієї теми ми ще повернемося в гол 11

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)