1

Lucrarea nr. 4

STUDIUL COMEZII IVERTOARELOR

AUTOOME

1. Scopul lucrrii

Lucrarea are ca scop prezentarea principiului de comand al unui invertor autonom (de curent sau de tensiune) i a unei scheme practice de comand a unui astfel de invertor.

2. oiuni teoretice

Schema principial de for a unui invertor trifazat autonom de curent cu tiristoare este cea din figura 1.

Fig 1 Schema principial de for a invertorului trifazat

Datorit avantajelor pe care motorul asincron le ofer n comparaie cu cel de curent continuu, sistemele de acionare cu motoare asincrone i convertoare statice s-au dezvoltat mult n ultima perioad.

Pentru realizarea unui sistem reglabil de actionare, performant, cu motoare asincrone, este necesar ca motorul s fie alimentat de la o surs de tensiune i frecven variabil.

Un tip des utilizat de asemenea surse l reprezint invertoarele autonome de curent sau de tensiune. ntruct comanda este similar, indiferent de tipul invertorului autonom, se vor face referiri n continuare doar la invertorul de curent.

2

Formele de und ale curentului la ieirea invertorului, pe cele trei faze sunt reprezentate n figura 2.

Fig 2 Formele de und ale curenilor la ieirea invertorului de curent

Se observ urmtoarele caracteristici ale comenzii:

intrrile n conducie ale elementelor semiconductoare de for sunt defazate cu 3

radiani; intrarea n conducie a unui element duce la ieirea din conducie a unui alt element de

pe aceeai parte (stingere ntre faze). Elementele semiconductoare de pe partea pozitiv sunt T1, T3 , T5, iar cele de pe partea negativ sunt T4 , T6 i T2;

Fiecare element conduce cte 3

2 radiani (o treime dintr-o perioad).

Avnd n vedere aceste trei caracteristici ale comenzii unui convertor autonom, circuitul de comand va trebui s asigure succesiunea de impulsuri de comand evideniat n fig 3.

Fig 3 Impulsurile de comand pentru comanda

unui invertor autonom

3

O astfel de succesiune a impulsurilor de comand se poate obine cu o structur avnd schema bloc din fig 4.

Fig 4 Schema bloc a dispozitivului de comand

3. Schema de montaj

Pornind de la prima observaie, funcionarea unui astfel de invertor pe o perioad a curentului obinut la ieire, se poate mpri n ase stri, s1 .. s6, fiecare de durat egal cu 60. Modificarea configuraiei circuitului de for (intrri n conducie i ieiri din conducie ale elementelor) se face doar la nceputul fiecrei stri (fig 5).

Fig 5 Obinerea impulsurilor de aprindere a tranzistoarelor din semnalele de stare

Strile se obin cu ajutorul unui circuit de numrare, a crui stare se modific la fiecare front pozitiv al semnalului aplicat la intrarea sa (semnalul de tact). Fiecare element conduce cte 120, deci va conduce pe durata a dou stri succesive.

4

Semnalele astfel obinute pot fi utilizate direct pentru comanda elementelor semiconductoare complet comandate. Schema acestei comenzi este cea din figura 6.

Fig 6 Schema comenzii unui invertor autonom de curent

Porile P1 i P2 mpreun cu grupul R1 - P1 - C1, formeaz oscilatorul ce furnizeaz semnalul de tact circuitului numrtor, ce este realizat cu circuitul integrat MMC 4017 (numrtor Johnson decadic). Porile P3 i P4 sunt folosite pentru ca numrtorul s furnizeze doar ase stri (resetare la starea 7). Porile P5 .. P10 sunt pori SAU care formeaz duratele de conducie ale fiecrui tranzistor din impulsurile de stare corespunztoare. n acest fel, modificarea frecvenei de comand a tranzistoarelor, care conduce la modificarea frecvenei curentului de la ieirea invertorului, se face prin modificarea frecventei oscilatorului format cu porile P1, P2 i elementele aferente, respectiv prin modificarea valorii rezistenei poteniometrului P1.

Ieirile porilor P5 .. P10 reprezint practic duratele ct tranzistoarele sunt n conducie, respectiv blocate.

n cazul utilizrii tiristoarelor pentru construcia invertorului, se poate comanda numai nchiderea contactelor statice, nu i deschiderea acestora. Pentru ieirea din conducie a tiristoarelor se folosete circuitul de stingere ilustrat n figura 1. Ieirea din conducie a unui tiristor de pe o parte este determinat de comanda intrrii n conducie a unui alt tiristor de pe aceeai parte.

Intrarea n conducie a tiristoarelor se face printr-un impuls de scurt durat. Deoarece impulsul de comand se aplic pe grila tiristorului prin intermediul unui transformator de impuls, rezult ca durata acestuia nu poate fi foarte mare. Deci impulsurile T1 .. T6 din figura

5

5 nu pot fi utilizate dect printr-o prelucrare corespunztoare. Astfel, pentru nchiderea unui tiristor va fi necesar doar un impuls scurt aplicat la nceputul intervalului. Pentru amorsarea

invertorului este necesar aplicarea a nc un impuls de aprindere la 3

radiani dup aplicarea

primului impuls.

Suplimentar, n cazul invertoarelor de tensiune cu tiristoare, datorit defazajului dintre tensiunea de la ieirea invertorului i curentul prin sarcin, curentul va incepe s circule prin tiristor dup acest interval de timp. n consecin, dac se aplic un singur impuls de comand, tiristorul comandat nu va mai intra n conducie. Deoarece defazajul datorat sarcinii este variabil i dependent de aceasta, pentru eliminarea acestui neajuns, este necesar comanda tiristorului cu un tren de impulsuri pe toata durata intervalului de conducie de radiani (fig 7).

Fig 7 Trenurile de impulsuri obinute pentru comanda tiristoarelor primelor dou tiristoare

Semnalele necesare se obin din semnalele de comand cu und plin obinute comform principiului descris anterior i ilustrate n figura 5. Un exemplu de circuit utilizat n acest scop este prezentat n figura 8.

4. Chestiuni de studiat

A. Funcionarea ansamblului de comand pe baza schemei de principiu (fig 6) i a diagramei de semnale (fig 5).

B. Se vor identifica elementele schemei de principiu i dispunerea lor fizic pe placa de montaj.

C. Se va ridica experimental caracteristica frecvenei funcie de poziia relativ a poteniometrului P.

5. Modul de lucru

Se alimenteaz montajul i cu butonul B apsat se verific absena semnalelor la punctele de msur (inhibarea funcionrii invertorului in caz de avarie). Aceasta se face cu osciloscopul avnd masa unei sonde la punctul de msur 0 V. Se elibereaz butonul B i cu osciloscopul cu dou spoturi, se vizualizeaz succesiv formele de und din figura 5. Se urmrete influena ajustrii poteniometrului P asupra frecventei i duratei semnalelor.

6

Fig 8 Circuitul utilizat pentru obinerea trenului de impulsuri

de comand pentru un invertor de tensiune cu tiristoare

Pentru cel puin ase valori ale rezistenei poteniometrului P, se msoar frecvena semnalului de comand pentru unul dintre cele ase dispozitive semiconductoare de putere i se completeaz tabelul 1.

Tabelul 1.

RP [div] 0 2 4 6 8 10 fT1 [Hz]

6. Coninutul referatului

Chestiunile de studiat. Schema de lucru. Date experimentale. Reprezentarea grafic a caracteristicii de frecven. Oscilogramele semnalelor vizualizate.