что такое сифу в электронике

Системы импульсно-фазового управления (СИФУ)

Cистемы управления, в которых управляющий сигнал имеет форму импульса, фазу которого можно регулировать, называют импульсно-фазовыми.

Системы импульсно-фазового управления по способу синхронизации делятся на два основных класса – синхронные СИФУ и асинхронные СИФУ. При синхронном импульсно-фазовом управлении угол подачи управляемого импульса отсчитывают от определенной фазы напряжения сети, питающей выпрямитель

(4.1)

где — угол подачи первого управляющего импульса; — угол начала отсчета, соответствующий моменту естественного отпирания; — регулируемый угол управления.

Синхронное управление в настоящее время является общепринятым и наиболее распространенным.

При асинхронном импульсно-фазовом управлении угол подачи управляющего импульса отсчитывают от момента подачи предыдущего импульса

. (4.2)

Из сравнения выражений (4.1) и (4.2) видно, что угол подачи управляющего импульса в асинхронной системе управления не связан в явном виде с координатами и напряжения сети, т.е. не синхронизирован с сетью питания.

В зависимости от способа получения сдвига управляющих импульсов различают системы, построенные по горизонтальным и вертикальным принципам управления.

При горизонтальном принципе сдвиг управляющих импульсов осуществляется путем изменения фазы входного синхронизирующего сигнала, обычно синусоиды напряжения входной сети, а затем из него формируются прямоугольные импульсы. Горизонтальный принцип, вследствие присущих ему недостатков (зависимость от формы и частоты питающего напряжения), не нашел широкого применения.

При вертикальном принципе управления (рис.4.5) напряжение управления сравнивается с опорным переменным напряжением (синусоидальным, пилообразным и т.д.). В момент времени, когда эти напряжения становятся равными и их разность изменяет полярность, происходит формирование импульса. Фазу импульса можно регулировать, изменяя величину постоянного напряжения управления.

Система управления однофазным мостовым выпрямителем (см. рис. 4.2, 4.3 и 4.6) работает следующим образом. Генератор пилообразного напряжения (ГПН) запускается при поступлении с синхронизатора (С) напряжения в момент появления на тиристорах прямого напряжения, т. е. в точках естественого отпирания. С выхода ГПН напряжение пилообразной формы поступает на устройство сравнения (УС), где оно сравнивается с напряжением управляющего органа . В момент равенства пилообразного напряжения и напряжения управляющего органа устройство сравнения вырабатывает импульс , который через распределитель импульсов (РИ) поступает на формирователь импульсов ФИ1 или ФИ2 и дальше через выходные каскады ВК1 или ВК2-на тиристоры выпрямителя.

Рис.4.5. Функциональная схема СИФУ для однофазного мостового выпрямителя

В одноканальных многофазных СИФУ генератор переменого напряжения работает с частотой в m раз больше частоты питающей сети, что требует в дальнейшем распределения управляющих импульсов по m каналам. Одноканальная СИФУ (рис.4.6) для трехфазного нулевого или полууправляемого мостового выпрямителя работает следующим образом. Генератор пилообразного напряжения ГПН запускается в момент появления на тиристорах прямого напряжения, т.е. в точках естественного отпирания. Запуск ГПН обеспечивается синхронизатором С. С выхода ГПН пилообразное напряжение подается на пороговое устройство (ПУ), которое срабатывает при достижении пилообразным напряжением порогового значения .

Рис. 4.6. Функциональная схема одноканальной СИФУ для трехфазного выпрямителя

Напряжение с выхода ПУ через дифференцирующую цепь (ДЦ) поступает на схемы совпадения (СС), куда подается соответствующий импульс с синхронизатора. При совпадении импульсов с выхода синхронизатора и дифференцирующей цепи один из выходных каскадов (ВК) вырабатывает управляющий импульс на отпирание тиристора соответствующей фазы. Фазоый сдвиг управляющего импульса осуществляется путем изменения наклона пи лообразного напряжения ГПН с помощью управляемого стабилизатора тока (УСТ). Система управления обеспечивает регулирование угла управления в диапазоне .

Благодаря общему фазосдвигающему устройству одноканальные системы управления обладают высокой симметрией управляющих импульсов. Несимметрия определяется только точностью синхронизации системы управления с питающей сетью и не превышает 0.5 эл. град.

Кроме того, одноканальная система проста в настройке, поскольку не требует создания нескольких идентичных каналов. К недостаткам одноканальных синхронных систем управления следует отнести сложность синхронизации с сетью, так как необходимо формировать одноканальную последовательность кратной частоты. В настоящее время большое распространение находят многоканальные системы управления с индивидуальными фазосдвигающими устройствами ввиду их простоты и универсальности.

Вертикальная шестиканальная система управления трехфазным мостовым выпрямителем (рис.4.7) состоит из синхронизатора (С), шести фазосдвигающих устройств (ФСУ1-ФСУ6), шести формирователей импульсов (ФИ1-ФИ6), шести выходных каскадов (ВК1-ВК6). Принцип работы этой схемы аналогичен работе схемы (рис.4.5).

Рис. 4.7. Функциональная схема шестиканального СИФУ для трехфазной мостовой схемы

Часто в системах управления выпрямителями сочетают принципы одноканального и многоканального способов управления. Например, на рис. 4.8 приведена трехканальная система управления для трехфазного мостового выпрямителя.

Каждый канал служит для управления противофазными тиристорами моста. Например, первый канал вырабатывает импульсы управления и , соответственно для управления тиристорами VS1 и VS4 (см. рис. 4.9). Фазосдвигающие устройства ФС1-ФС3 в этой схеме работают с частотой, в 2 раза превышающей частоту сети. Распределители импульсов РИ1-РИ3 осуществляют распределение импульсов, сформированных формирователями ФИ1-ФИ3 по противофазным тиристорам.

Схемы рис. 4.7 и 4.8 могут обеспечить нормальное функционирование трехфазной мостовой схемы выпрямителя, если их формирователи импульсов будут иметь выходные сигналы с длительностью более 60 эл. град.

Рис. 4.8. Трехканальная СИФУ для трехфазного мостового выпрямителя

При управлении короткими импульсами каждый выходной каскад (рис. 4.9) должен иметь два входа, первый из которых предназначен для передачи “своего” импульса, а второй – для “чужого” импульса, сдвинутого на угол 60 эл.град.относительно “своего” импульса (рис.4.4).

Рис. 4.9. Схема формирования сдвоенных импульсов

Примеры схемной реализации систем импульсно-фазового

Управления выпрямителями

Рис. 4.10. Функциональная схема СИФУ для реверсивного выпрямителя с раздельным управлением однофазными мостовыми комплектами

Рис.4.11. Временные диаграммы напряжений СИФУ для реверсивного выпрямителя с раздельным управлением однофазными мостовыми комплектами

СИФУ выполнена по одноканальному принципу. Она включает в себя следующие основные узлы: источник синхронизирующего напряжения – трансформатор TV; пороговые элементы ПЭ1, ПЭ2; формирователь синхронизирующих импульсов ФСИ; генератор пилообразного напряжения ГПН; нуль-орган НО; формирователь длительности импульсов ФДИ; схемы совпадения СС1-СС4; усилители импульсов УИ1-УИ4; выходные каскады ВК1-ВК4; инвертор НЕ.

СИФУ работает следующим образом. Напряжение сети через трансформатор TV подводится к фильтру Ф, предназначенному для снижения влияния искажений напряжения сети на работу СИФУ. С выхода фильтра напряжение , сдвинутое на угол 15-20 эл.град. по отношению к напряжению синхронизации , поступает на выходы пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2. Пороговые элементы формируют два прямоугольных противофазных напряжения и .

Если логическое устройство включено в направлении вперед, т.е. когда сигнал В равен единице, а сигнал Н-нулю, то управляющий сигнал проходит через элемент СС1 при и через элемент СС2 при . Если же сигнал Н равен единице, а В – нулю, то проходит через СС3 или СС4. Выходные сигналы элементов совпадения усиливаются усилителями УИ1-УИ4 и через выходные каскады ВК1-ВК4 поступают к соответствующим тиристорам. Инвертор НЕ формирует сигнал , блокирующий переключение логического устройства ЛУ во время выдачи импульса с СИФУ.

СИФУ для нереверсивного однофазного мостового выпрямителя, силовая схема которого приведена в п.2.3. отличается от схемы рис. 4.10 тем, что в ней отсутствуют схемы совпадения СС3 и СС4, усилители импульсов УИ3 и УИ4, выходные каскады ВК3 и ВК4, относящиеся ко второму комплекту тиристоров, а также инвертор НЕ.

На рис.4.13 показана схема усиления импульса на элементах D1, D2 и трансформаторного выходного каскада. В цепи управляющего электрода могут быть индуцированы импульсы от коммутации соседних тиристоров или сетевых помех, вызывающие переход тиристора в открытое состояние и неправильную работу схемы. Для защиты от помех между управляющим электродом и катодом тиристора включены конденсатор С1 и резистор R6. Диод VD1 служит для среза отрицательной полуволны вторичного напряжения импульсного трансформатора, а диод элемента D2, включенный параллельно первичной обмотке трансформатора, защищает транзистор при его отключении.

Рис. 4.13. Схема усилителя импульса и выходного каскада

Источник

Фазовое управление, СИФУ

Схемы бесконтактного регулирования тока и напряжения

Невозможность запирания тиристоров сигналом управления предопределило их широкое использование в схемах, где питание нагрузки осуществляется от знакопеременного источника энергии.

Силовые схемы выпрямления могут быть нереверсивными и реверсивными. Реверсивный преобразователь содержит два нереверсивных комплекта вентилей, каждый из которых пропускает ток через нагрузку в одном из двух возможных направлений. Нереверсивные и реверсивные преобразователи по числу фаз первичной обмотки трансформатора делятся на однофазные и трехфазные.

Схема соединений вентилей и вторичных обмоток трансформатора определяет силовую схему преобразователя.

Многообразие силовых схем можно подразделить на две группы, однотактные (с нулевым выводом, нулевые схемы) и двухтактные (мостовые).

В однотактных схемах каждая фаза источника энергии переменного тока проводит ток только в течение одного положительного полупериода – в один такт; в одном направлении проводимости вентилей, которые включены в каждую фазу. В мостовых схемах каждая фаза проводит ток в оба полупериода в два такта.

Основные силовые нереверсивные схемы выпрямления приведены в учебном пособии [5], где рассмотрены диаграммы выпрямленного напряжения не только при активном сопротивлении нагрузки, а также при работе ТП на активно–индуктивную нагрузку и другие особенности.

Рассмотрим однофазную, двухполупериодную мостовую схему (рис. 83), когда нагрузкой является активное сопротивление.

Из рисунка видно, что единственным способом изменения потока энергии через нагрузку является изменение момента подачи управляющего напряжения (импульсов) U_У(t) по отношению к фазе питающего напряжения. Это достигается с помощью системы импульсно–фазового управления (СИФУ).

СИФУ предназначена для вырабатывания управляющих импульсов, которые подаются на управляющие электроды тиристоров в нужные моменты времени синхронно с сетевым напряжением. В зависимости от величины напряжения на входе СИФУ U_ВХ управляющие импульсы могут сдвигаться по фазе относительно сетевого напряжения, создавая тот или иной угол открывания тиристоров α и регулируя тем самым среднее напряжение на нагрузке.

Характер нагрузки существенно влияет на работу тиристорного преобразователя.

Считаем, что коммутация тиристоров идеальная (открываются и закрываются мгновенно), нагрузка активная

Управляющие импульсы подаются на соответствующие тиристоры, у которых напряжение на аноде положительно, с запаздыванием на угол управления α (рис. 84).

В момент времени t₁ открываются VS1, VS4 и проводят ток через нагрузку от A к B. В момент времени t₂ эти тиристоры закрываются, так как напряжение на их анодах равно нулю.

В момент времени t₃ открываются VS2, VS3 и проводят ток через нагрузку от B к A, а в момент t₄ они закрываются

Главной особенностью является то, что кривые выпрямленного напряжения и тока по форме повторяют напряжение сети во время проводимости тиристоров за вычетом падения напряжения на тиристорах.

Тиристоры, в момент перехода напряжения через нуль, закрываются. Напряжение на нагрузке, когда тиристоры не проводят равно нулю.

При активной нагрузке в кривой выпрямленного тока возникают паузы при α ≠ 0, то есть преобразователь работает в режиме прерывистых токов.

Отсчет угла α производится от точки естественного отпирания вентилей (диодов). Очевидно, что с увеличением α выпрямленное среднее напряжение будет уменьшаться.

Получим среднее напряжение за один полупериод

(91)

где U₂– действующее напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Напряжение тиристорного преобразователя при α = 0

(92)

где – коэффициент схемы выпрямления, это отношение среднего выпрямленного напряжения U_dСР при α = 0, к фазному напряжению подаваемому на ТП.

В результате получим

(93)

Источник

Универсальный привод с Системой Импульсно — Фазового Управления

Содержание / Contents

↑ Работа регулятора по принципиальной схеме

Напряжение задания поступает на инверсный вход компаратора DA2.4 и в момент, когда пилообразное напряжение превышает величину напряжения на инверсном входе компаратора, компаратор переключиться и на выходе компаратора формируется импульс (осцил. КТ4). Импульс дифференцируется через цепочку R14, C6 и поступает на базу транзистора VT3. Транзистор открывается и на импульсном трансформаторе MIT1 формируются импульсы открытия силовых тиристоров. Увеличивая (уменьшая) напряжение задания Вы можете наблюдать, как меняется скважность импульсов в КТ5.

↑ Наладка

↑ Неисправности

Таковых пока не наблюдалось, но. был такой случай. При коротком замыкании в силовой цепи пробило тиристор. Тиристор заменили но, вторая полуволна на выходе Тиристорного выпрямителя так и не появилась. При тщательном исследовании обнаружилось, что сгорел низкоомный резистор R17, хотя ни по внешнему виду, ни при «прозвонке» тестером он не напоминал неисправный элемент и даже пропускал импульсы на управляющий электрод, а вот ток, как выяснилось, был недостаточный для открытия тиристора. После замены резистора схема заработала. Низкоомные резисторы R17, R18 служат своего рода предохранителями для защиты импульсного трансформатора МИТ-4В от пробоя в случае пробоя силового тиристора.

В приложении даны три равноценных варианта схем силового блока тиристорных выпрямителей. При работе регулятора на индуктивную нагрузку, (например на обмотку возбуждения двигателя или регулировании тока сварочного трансформатора) желательно выбрать второй вариант выпрямителя, исключив при этом фильтр С2, R2.

↑ Файлы

Схемы регулятора выполнены в программе P-CAD 2000, осциллограммы в AutoCAD 2006
🎁privod.7z 31.27 Kb ⇣ 599
🎁silovojj-blok.7z 13.61 Kb ⇣ 420
🎁oscill.7z 23.51 Kb ⇣ 326

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Краткие теоретические сведения. Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для формирования управляющих импульсов на тиристоры управляемого выпрямителя в функции входного

Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для формирования управляющих импульсов на тиристоры управляемого выпрямителя в функции входного управляющего сигнала.

Существует большое многообразие СИФУ. Они различны по своим свойствам. Однако имеют какие-то специфические признаки. К числу основных признаков относятся:

1 – способ отсчета угла a,

2 – тип синхронизации,

3 – вид развертываемого сигнала,

4 – форма преобразования сигнала.

По способу отсчета угла a СИФУ делят на:

В многоканальных СИФУ отсчет углов a для каждого тиристора производится в собственном канале, в одноканальных – в одном канале для всех тиристоров. Одноканальные СИФУ позволяют исключить различие параметров элементов цепей задающих выдержки времени.

По типу синхронизации различают:

По виду развертываемого сигнала СИФУ делят на:

СИФУ вертикального действия,

СИФУ интегрирующего действия.

В СИФУ вертикального действия развертывается опорный сигнал, а в СИФУ интегрирующего действия – управляющий сигнал.

По форме преобразования информации различают:

Цифровые СИФУ по сравнению с аналоговыми определяют более высокую технологичность, практически отсутствуют настройки и наладки при вводе в эксплуатацию.

Для выполнения своих основных функций СИФУ должна содержать четыре основных устройства:

На рисунке 3 представлена структурная схема аналоговой СИФУ вертикального действия.

УВ – управляемый выпрямитель

УС – устройство синхронизации

ФСУ – фазосдвигающее устройство

ГПН – генератор пилообразного напряжения

СС – система сравнения

ФИ – формирователь импульсов

РИ – распределитель импульсов

Рисунок 3 – Структурная схема аналоговой СИФУ

На рисунке 4 представлены временные диаграммы, поясняющие работу элементов аналоговой СИФУ вертикального действия.

Устройство синхронизации СИФУ должно обеспечивать фазосдвигающее устройство опорными сигналами, относительно которых сдвигается фаза импульсов управления.

Опорные сигналы в зависимости от типа СИФУ и требуемых функций могут быть двух видов:

широкие прямоугольные импульсы, длительность которых составляет половину периода напряжения питающей сети;

узкие прямоугольные импульсы длительностью 1…3 эл.град., формирующиеся в момент перехода через ноль синусоиды питающего напряжения.

Рисунок 4 – Временные диаграммы, поясняющие работу элементов

аналоговой СИФУ вертикального действия

На рисунке 4 (диаграмма 1) представлена синусоида питающего напряжения, и широкие импульсы опорных сигналов для положительного полупериода питающего напряжения (диаграмма 2) и отрицательного полупериода (диаграмма 3).

Узкие импульсы необходимы в том случае, когда сдвиг фазы импульсов для тиристоров УВ производится в одном канале.

Генератор пилообразного напряжения в соответствии с синхронизирующими импульсами (узкие импульсы) производит развертку опорного напряжения в пилообразное напряжение (диаграмма 5).

Фазосдвигающее устройство формирует управляющие импульсы (диаграмма 6) в момент равенства пилообразного напряжения и напряжения управления (диаграмма 5).

Формирователь импульсов формирует импульсы управления определенной длительности с требуемой крутизной переднего фронта, которые затем распределителем импульсов распределяются на соответствующие управляющие электроды тиристоров УВ. Например, на тиристоры, работающие по положительной полуволне питающего напряжения (диаграмма 7) и тиристоры, работающие по отрицательной полуволне (диаграмма 8).

Управление тиристорами УВ желательно осуществлять импульсами возможно меньшей длительности, так как увеличение длительности импульса управления приводит к возрастанию мощности схемы управления. С другой стороны длительность импульса управления должна быть достаточной, чтобы ток через тиристор достиг тока включения (длительность импульса управления должна несколько превышать время включения тиристора, то есть время перехода его из запертого состояния в открытое). Необходимо также обеспечить достаточно крутой передний фронт управляющего импульса, что уменьшает потери мощности в тиристоре при включении, а, следовательно, его нагрев.

В универсальном лабораторном стенде реализован фазовый метод управления с вертикальным способом управления, основанный на сравнении опорного напряжения (пилообразной формы) и постоянного напряжения сигнала управления (Uу). Равенство мгновенных значений этих напряжений определяет фазу a, при которой схема вырабатывает импульс, затем усиливаемый и подаваемый на управляющий электрод тиристора. Изменение фазы aуправляющего импульса достигается изменением уровня напряжения сигнала управления Uу (задаваемого резистором R18). Опорное напряжение, вырабатываемое генератором пилообразного напряжения, собранного на усилителе А1 и синхронизированное с напряжением сети с помощью микроконтроллера, подаётся на схему сравнения, реализованную на усилителе А2, на которую одновременно поступает и входное напряжение (сигнал управления). Сигнал со схемы сравнения поступает на микроконтроллер, выполняющий роль распределителя и формирователя импульсов, затем на усилители мощности (роль усилителей мощности выполняют импульсные трансформаторы), откуда в виде мощного, обладающего крутым фронтом и регулируемого по фазе импульса подаётся на управляющий электрод тиристора.

Назовите назначение системы импульсно-фазового управления?

Назовите основные элементы аналоговой СИФУ. Поясните назначение этих элементов.

В чем отличие многоканальных СИФУ от одноканальных? Сравните эти типы СИФУ, анализируя их достоинства и недостатки.

В чем отличие между синхронной СИФУ и асинхронной?

Какие требования предъявляются к управляющим импульсам тиристоров? Как определить минимальную длительность импульса управления?

В чем отличие СИФУ вертикального действия от СИФУ интегрирующего действия?

При заданном напряжении питания изобразить на временной диаграмме сигналы на выходах устройства синхронизации и генератора пилообразного напряжения.

При заданном напряжении питания изобразить на временной диаграмме сигналы на выходах устройства синхронизации и фазосдвигающего устройства при заданном угле управления.

Пояснить принцип работы фазосдвигающего устройства СИФУ вертикального действия.

Пояснить принцип работы фазосдвигающего устройства СИФУ интегрирующего действия.

Преображенский В.И. Полупроводниковые выпрямители. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 136 с.: ил.

Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 416 с.: ил.

Основы автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов/ М.Г. Чиликин, М.М. Соколов, В.М. Терехов, А.В. Шинянский. – М.: Энергия, 1974. – 568с.: ил.

Источник