POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSLOWEJ ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I STEROWANIA
Laboratorium Energoelektroniki   Temat: Tyrystorowe regulatory impulsowe napięcia stałego
Rok akademicki: 2005/2006   Wydział Elektryczny   Studia dzienne magisterskie   Specjalność: MiWUA	Wykonawcy: Marcin Kołodyński	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				Ocena:
Uwagi:

1. Schemat pomiarowy

2. Badanie układu z przeładowaniem rezonansowym (UPR).

2.1. Wyznaczanie charakterystyk współczynnika wypełnienia w funkcji częstotliwości.

fi	500 [Hz]	1000 [Hz]
-	1	2
twłmin	100 [µs]	100 [µs]
twyłmin	106 [µs]	116 [µs]
δimin	0,05	0,1
δimax	0,942	0,9

Obliczenia:

2.2. Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych.

obc.
	twł = 150 [µs]
		fi	Ud
-	[Hz]	[V]
1	500	50
2	600	55
3	700	63
4	800	72,5
5	900	80
6	1000	90
7	1100	96
8	1200	104
9	1300	110
10	1400	118
11	2000	150

-modulacja współczynnika wypełnienia

		fi = 500Hz
				twł		Ud
				[ms]		[V]
1		0,14		37,5
2		0,18		52
3		0,38		71
4		0,56		88
5		0,99		130
6		1,38		164
7		1,73		188

3.2 Układ z równoległą gałęzią rezonansową

Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych

	fi	Ud	δi
		[Hz]	[V]	-
1	101	9	0,017
2	151	20	0,026
3	411	33	0,070
4	697	57	0,118
5	1000	83	0,170
6	1150	95	0,196
7	1250	103	0,213
8	1550	126	0,264
9	1930	150	0,328
10	2200	163	0,374

Przykładowe obliczenia do tabeli:

t_wł = 170μs - odczytane z oscyloskopu

4. Przebiegi oraz ich opis na podstawie przebiegów uzyskanych z symulacji komputerowej.

Układ z równoległą gałęzią rezonansową (URG)

Napięcie na odbiorniku:

Z przebiegu można stwierdzić, że wartość maksymalna jest prawie dwukrotnie większa od napięcia zasilającego. Ponieważ jest w tym momencie sumą napięcia zasilającego oraz napięcia na kondensatorze. Dlatego też powinniśmy dobrać tak odbiornik aby był odporny na napięcie dwukrotnie wyższe niż zasilające.

Prąd płynący przez tyrystor w czasie jego przewodzenia jest bardzo duży, ponieważ jest on sumą prądu przeładowania kondensatora oraz prądu odbiornika

Układ z przeładowaniem rezonansowym

Napięcie na odbiorniku

Podobnie ja w przypadku układu z równoległą gałęzią rezonansową wartość maksymalna napięcia odbiornika jest dużo większa od napięcia zasilającego. Z symulacji wynika, iż przy napięciu zasilającym 250V DC napięcie na odbiorniku wynosi 476V. Na szczęście przy współczynniku wypełnienia równym 0,5 ten impuls trwa bardzo krótko w porównaniu z czasem trwania napięcia o wartości 250V.

Ten impuls napięcia pojawia się, gdy blokujemy tyrystor T1 poprzez załączenie tyrystora T2. A jego trwanie jest uzależnione od szybkości przeładowania się kondensatora.

Wnioski:

Sterowniki impulsowe napięcia stałego (nazywane także przerywaczami okresowymi) służą do regulacji wartości średniej napięcia stałego, przez cykliczne załączanie i wyłączanie tyrystora w obwodzie prądu stałego. Przekształtniki te charakteryzuje: komutacja wewnętrzna sztuczna (wyłączenie tyrystora głównego odbywa się przez dodatkowy obwód komutacyjny), praca impulsowa (systemem modulacji szerokości impulsów, częstotliwości powtarzania impulsów, bądź mieszanym) oraz ograniczenie częstotliwości pracy od góry i od dołu (z wyjątkiem układów z jednym tyrystorem) spowodowane prądami upływu zaworów oraz parametrami dynamicznymi tyrystora głównego. Zakres częstotliwości układów technicznych zawiera się w granicach od kilkuset do kilku tysięcy Hz.

Sterowniki impulsowe napięcia stałego mają szerokie zastosowanie w zautomatyzowanym napędzie prądu stałego do łagodnego rozruchu, hamowania oraz regulacji prędkości obrotowej, szczególnie zaś w trakcji elektrycznej, napędach wózków akumulatorowych i samochodach elektrycznych. Znalazły także zastosowanie w tzw. modulatorach rezystancji w obwodzie wirnika silnika asynchronicznego - pierścieniowego oraz w stabilizatorach napięcia stałego.

Sterownik napięcia stałego z przeładowaniem rezonansowym jest jednym z częściej stosowanych układów. Posiada bardziej rozbudowany obwód komutacyjny LC z diodą i tyrystorem pomocniczym. Dioda i indukcyjność umożliwiają przeładowanie kondensatora do napięcia ujemnego, natomiast tyrystor pomocniczy 2T - podłączenie go do zacisków tyrystora głównego 1T. Wadą układu jest wpływ prądu obciążenia na warunki wyłączania tyrystora głównego (wzrost prądu powoduje zmniejszanie czasu dysponowanego na wyłączenie).

Drugim sposobem realizacji regulatorów impulsowych napięcia stałego jest układ z jednym tyrystorem i równoległą gałęzią rezonansową LC. Może on pracować tylko w systemie modulacji częstotliwości. Prawidłowe działanie obwodu komutacyjnego wymaga zgromadzenia w kondensatorze C energii wymaganej do wygenerowania przez ten obwód odpowiedniego prądu komutacyjnego. Jest to możliwe tylko wtedy, jeżeli przed załączeniem tyrystora kondensator zostanie naładowany do napięcia o wartości bliskiej
ze źródła napięcia stałego.

Z charakterystyk U_d=f(t_wt) oraz U_d=f(f_i) można zauważyć, że dla regulacji napięcia o wartości niższych lepiej zastosować modulację częstotliwości, natomiast przy wyższych wartościach modulację współczynnika wypełnienia. Jedna i druga modulacja zapewnia płynna regulację średniej wartości napięcia. Drugim badanym układem był układ z równoległą gałęzią rezonansową. Układ ten umożliwia regulację napięcia wykorzystując tylko modulację częstotliwości.

Z charakterystyki δ_i=f(f_i) dla układu z przeładowaniem rezonansowym możemy zauważyć iż ze wzrostem częstotliwości współczynnik wypełnienia maksymalny maleje a minimalny rośnie. Zatem wzrost częstotliwości pogarsza możliwości układu pod względem ustawienia odpowiedniego współczynnika wypełnienia. W układzie tym możemy regulować wartość średnią napięcia poprzez zmianę częstotliwości lub współczynnika wypełnienia.

---