Исследование трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя для воздушно-плазменной резки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя для воздушно-плазменной резки

Воздушно-плазменная резка - высокоэффективный процесс, используемый в различных отраслях промышленности для резки черных и легированных металлов. Такого типа резка металлов обладает высокой производительностью, точностью и качеством реза. Сегодня плазменная резка стала одним из самых конкурентоспособных методов обработки листового материала благодаря производительности, точности, легкости подстраивания под конкретную конфигурацию детали, возможности использования в тех областях, в которых традиционные подходы приводят к значительным трудностям. Чаще всего для установок воздушно-плазменной резки используются трехфазный двухполупериодный тиристорный выпрямитель. Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока - меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. В то же время, качество выходного напряжения достаточно для стабильной работы установки.

Рис. 1. Схема замещения трехфазного двухполупериодного выпрямителя

Для моделирования выпрямителя используется программный продукт Matlab 2013B и его приложение Simulink. Для расчета параметров элементов силовой схемы, которые будут применяться при моделировании в приложении Simulink, используется схема замещения тиристорного выпрямителя, приведенная на рис. 1.

Для управления тиристорами трехфазного двухполупериодного выпрямителя целесообразно использовать шестиканальную синхронную систему управления. Схема тиристорного выпрямителя и его система управления, набранная в приложении Simulink показана на рис. 2.

Каждый из шести каналов содержит генератор пилообразного напряжения, синхронизированный с «точками» естественной коммутации тиристоров, компаратор, на один вход которого поступает напряжение управления U_упр, а на второй вход напряжение пилообразной формы U_гпн, формирователь однополярных прямоугольных импульсов с длительностью , которые формируются в моменты равенства напряжения пилообразной формы и напряжения управления где , угол управления тиристорами выпрямителя.

Рис. 2. Схема трехфазного двухполупериодного выпрямителя и его система управления, выполненные в приложении Simulink

Принципиальная схема одного канала шестиканальной синхронной системы, выполненная в Simulink, приведена на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема одного канала шестиканальной синхронной системы управления, выполненная в приложении Simulink

Напряжение на конденсаторе С1(5*10^-8 Ф) на интервале закрытого состояния (0<t<T/2) идеального ключа Ideal Switch1 нарастает по линейному закону под действием постоянного тока 1,2мА. На следующем временном интервале (T/2<t<T) Ideal Switch1 замкнут под действием выходного напряжения компаратора Relational Operator. На этом временном интервале напряжение конденсатора С1 равно нулю. С помощью компаратора Relational Operator1 осуществляется сравнение пилообразного напряжения и напряжения управления, в момент их равенства, формируется импульс управления тиристором t=0,001 c.

В блоке Subsystem 6 содержится схема связи между каналами управления, где происходит организация сдвоенных импульсов в каждом канале управления. При U_упр=0 импульсы управления на тиристорном выпрямителе поступают в момент естественной коммутации тиристоров. Это обеспечивается заданием фазы в генераторе синхронизирующего напряжения Sin Wave. Перед началом моделирования выпрямителя, производится расчет параметров элементов схемы замещения, а также номинальное значение напряжения на выходе выпрямителя. Номинальное значение тока, потребляемого от выпрямителя, номинальное значение выходного напряжения выпрямителя с учетом коммутационных процессов. Управление формой выходного напряжения осуществляется с помощью изменения угла управления . Ниже на рис.4 и представлены внешние характеристики выпрямителя для различных углов управления

Рис. 4. Внешние характеристики трехфазного двуполупериодного тиристорного выпрямителя

Схема трехфазного тиристорного выпрямителя, изображенная на рис. 3, позволяет определить мгновенные, средние и действующие значения токов и напряжений и их гармонический состав, а также мощность, потребляемую от сети, мощность, выделяющуюся в нагрузке, мощность потерь в трансформаторе и тиристорах. Программной продукт MatLab позволяет использовать данную схему для расчета и реализации выпрямителей с различными величинами мощностей, частот, различными нагрузками. Внешние и регулировочные характеристики, полученные в ходе работы, являются исходными данными для расчёта замкнутой системы стабилизации тока плазматрона для воздушно-плазменной резки.

Литература

трехфазный двухполупериодный выпрямитель

1. В.Я. Фролов, В.В. Смородинов. «Источники питания»: учебное пособие, СПб, 2008 35 с.

2. В.В. Смородинов, С.Г. Зверев и др. «Шестиканальная синхронная система управления. Стабилизированный выпрямитель»: методические указания, СПб, 2010 5 с.

Размещено на Allbest.ru