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        晶閘管變流技術(shù)同步(定相)案例分析

        2016-07-05 07:32:18龔厚寬
        大東方 2016年5期
        關(guān)鍵詞:晶閘管導(dǎo)通電動(dòng)機(jī)

        龔厚寬

        一、晶閘管變流技術(shù)及同步案例概況簡介

        晶閘管變流技術(shù)是電能的變換,包括電壓、電流和頻率;主要用于可控整流、逆變、斬波、變頻、開關(guān)等,晶閘管全稱晶體閘流管,它最重要的特性是正向?qū)ǖ目煽匦?,具有容量大、效率高、控制特性好等?yōu)點(diǎn);可控性是指觸發(fā)電路在晶閘管承受正偏壓時(shí),在需要導(dǎo)通時(shí)刻向晶閘管發(fā)出一個(gè)足夠幅度和寬度的正脈沖迫使晶閘管導(dǎo)通,觸發(fā)電路有移相觸發(fā)和過零觸發(fā)兩種形式,通常采用移相觸發(fā),移相觸發(fā)電路種類繁多,通常采用正弦波移相觸發(fā)和鋸齒波移相觸發(fā),本案例采用正弦波移相觸發(fā)。晶閘管變流技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中得到廣泛應(yīng)用,是挖泥船,其中港口航道疏浚工程吸引式挖泥船的主要施工設(shè)備抽沙泵采用直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),利用抽沙泵吸引細(xì)粒徑的沙石和淤泥方法進(jìn)行港口航道工程疏浚。

        二、案例原因分析

        1.畫出電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖及其分析

        從上面的電氣原理圖可知:直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)主要由三相全控整流橋、同步變壓器和觸發(fā)路組成;它的工作原理是通過改變觸發(fā)脈沖的脈沖時(shí)刻(控制角a)來調(diào)節(jié)晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間,從而改變輸出電壓Ud的大小對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。晶閘管的導(dǎo)通條件是在承受正偏壓的同時(shí)給控制極加上一個(gè)足夠能量的觸發(fā)脈沖,因此主電路電壓Ua與脈沖觸發(fā)時(shí)刻有著嚴(yán)格的時(shí)間關(guān)系;而脈沖的觸發(fā)時(shí)刻是由同步信號電壓Us控制,那么主電路電壓Ua與同步信號電壓Us有著密切的相位關(guān)系,稱這種關(guān)系為‘同步或‘定相。Ua與Us的同步是通過同步變壓器TS來實(shí)現(xiàn),由晶閘管類別和同步信號電壓的種類決定同步變壓器的聯(lián)接組別。正弦波移相時(shí):npn管Ua超前Us 120°pnp管Ua滯后Us 60°;鋸齒波移相時(shí):npn管Ua與Us 反相,pnp管Ua與Us同相。主電路電壓Ua與同步信號電壓Us必須保持同步,否則在需要觸發(fā)時(shí)沒有脈沖輸出,晶閘管無法換流,從而使系統(tǒng)不能正常工作。

        2.畫出電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)的時(shí)序圖及其分析:

        設(shè)控制角a=0°,Ua與Us同步:共陽極組晶閘管VT1、VT3、VT5依次在 t1、t3、t5時(shí)刻換流,每管導(dǎo)通通120°;共陰極組晶閘管VT2、VT4、VT6依次在 t2、t4、t6時(shí)刻換流也是管導(dǎo)通120°。換流順序?yàn)閂T1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6相隔均為60°,兩者同步時(shí)U、V、W三相輸出電壓波形均為方矩圓頂且相同,總的輸出電壓Ud=2.34U2的波形為六峰頭的三相整流橋波的疊加,振蕩幅度為13%U2m比較平坦。

        同步變壓器的輸入電源V相與W相對換,其他不變:由于同步變壓器的輸入電源V相與W相對換,同步信號電壓Us也發(fā)生相應(yīng)的變化,接到2CF上的同步信電壓為Us(-v)而不是原來的Us(-w),那么G2脈沖的輸出比原來滯后240°同理G3脈沖的輸出比原來滯后120°G5脈沖的輸出比原來超前120°G6脈沖的輸出比原來超前240°,G1和G4輸出保持不變。所以脈沖的輸出順序變?yōu)镚1—G6—G5—G4—G3—G2而晶閘管的換流順序也發(fā)生變化。分析如何改變?在t1時(shí)刻G1脈沖觸發(fā)共陽極組晶閘管VT1導(dǎo)通,與G2二次脈沖觸發(fā)共陰極組晶閘管VT2導(dǎo)通,而VT4 、VT5轉(zhuǎn)為載止;形成回路;在t2時(shí)刻G6脈沖觸發(fā)共陰極組晶閘管VT6,但是VT2比VT6導(dǎo)通條件更優(yōu)越,VT6無法開通,原來導(dǎo)通的VT2繼續(xù);在t3時(shí)刻G5脈沖觸發(fā)共陽極組晶閘管VT5,W相取于谷點(diǎn)VT5無法開通,原來導(dǎo)通的VT1繼續(xù);在t4時(shí)刻G4脈沖觸發(fā)共陰極組晶閘管VT4導(dǎo)通,G5二次脈沖觸發(fā)共陽極組晶閘管VT5導(dǎo)通,而VT2 、VT1轉(zhuǎn)為載止;在t5時(shí)刻G3脈沖觸發(fā)共陽極組晶閘管VT3,但是VT5比VT3導(dǎo)通條件更優(yōu)越, VT3無法開通,原來導(dǎo)通的VT5繼續(xù);在t6時(shí)刻G2脈沖觸發(fā)共陰極組晶閘管VT2,但是VT4比VT6導(dǎo)通條件更優(yōu)越,VT6無法開通,原來導(dǎo)通的VT4繼續(xù);在下一個(gè)周期t1時(shí)刻G1脈沖觸發(fā)共陽極組晶閘管VT1導(dǎo)通,G2二次脈沖觸發(fā)共陰極組晶閘管VT2導(dǎo)通,而VT4 、VT5轉(zhuǎn)為載止;重復(fù)上述周期運(yùn)行。U、W兩相輸出完整的電壓波形U2而V相沒有電壓輸出,總的輸出電壓Ud=1.8U2波形為兩個(gè)單相全波整流電壓波形的疊加,振蕩幅度為2U2m比較陡。由上述兩種情況的比較可知:抽沙泵拖動(dòng)直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)檢修后無法正常工作的原因,是在檢修時(shí)把原來的相序接錯(cuò),造成主電路電壓Ua與同步信號電壓Us不‘同步,所以后者在單獨(dú)檢查時(shí)各點(diǎn)的電壓波形符合要求,線路也正確,但是連接后無法正常工作,是脈沖發(fā)出的時(shí)刻不對,在需要觸發(fā)時(shí)無脈沖輸出,晶閘管無法正常工作。輸出電壓Ud前者高后者0.54U2 振蕩 幅度后者是前者的15倍,所以后者的直流輸出電壓Ud波形不規(guī)則、不穩(wěn)定;從后者的各相輸出電壓波形可知:U、W相為完整周波輸出,相當(dāng)于全波整流;而V相沒有波形輸出,所以移相調(diào)節(jié)不能工作。

        綜上所述,造成吸引式挖泥船抽沙泵的拖動(dòng)直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)檢修后無法正常工作,其原因是檢修人員在進(jìn)行年度檢修時(shí),拆除連接線時(shí)沒有做好‘記號,在重新接回時(shí)無法保證接線正確,造成主電路電壓Ua與觸發(fā)電路同步信號電壓Us不同步,觸發(fā)電路發(fā)出的脈沖時(shí)刻與晶閘管所需要觸發(fā)的時(shí)刻不同步,晶閘管不能在需要的時(shí)刻導(dǎo)通,可控整流橋無法正常工作,從而使抽沙泵拖動(dòng)直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)檢修后無法正常工作。晶閘管變流技術(shù)必須保持主電路與控制電路‘同步,否則系統(tǒng)就無法正常工作。

        (作者單位:桂林船舶檢驗(yàn)局)

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