Convertoare cu supape DC

Convertizoarele cu supapă DC sunt utilizate pentru a alimenta înfășurările de câmp și de armătură ale motoarelor electrice de curent continuu în cazul în care sunt necesare o gamă largă de reglare a vitezei și calitatea înaltă a modurilor tranzitorii ale acționării electrice.

Pentru acești utilizatori, circuitele de putere ale convertoarelor cu supape pot fi: zero sau punte, monofazate sau trifazate. Alegerea unuia sau altui circuit convertor ar trebui să se bazeze pe:

• asigurarea unei excitații admisibile în curba tensiunii redresate,

• limitarea numărului și mărimii armonicilor superioare Tensiune alternativă,

• utilizarea ridicată a transformatorului de putere.

Este bine cunoscut faptul că tensiunea convertorului redresat pulsatoriu creează un curent pulsatoriu în motor care perturbă comutația normală a motorului. În plus, ondulațiile de tensiune provoacă pierderi suplimentare în motor, ceea ce duce la necesitatea supraestimării puterii acestuia.

Îmbunătățirea comutației și reducerea pierderilor în motorul electric se poate realiza fie prin creșterea numărului de faze ale redresorului, fie prin introducerea unei inductanțe de netezire, fie prin îmbunătățirea designului motorului.

Dacă convertorul este proiectat să alimenteze circuitul de armătură al motorului cu inductanță scăzută, circuitele sale de putere cele mai raționale sunt trifazate: dublu trifazat zero cu un reactor de supratensiune, punte (Fig. 1).

Orez. 1. Circuite de alimentare ale convertoarelor cu tiristoare trifazate: a — zero trifazat dublu cu reactor de egalizare, b — punte

Pentru alimentarea bobinelor de câmp motoare de curent continuucu inductanță semnificativă, circuitele de putere ale convertoarelor de supapă pot fi atât trifazate zero, cât și punte monofazate sau trifazate (Fig. 2).

Orez. 2. Scheme de redresoare cu tiristoare pentru alimentarea înfășurărilor de câmp: a-zero trifazat, b-punte monofazată, c-pavaj semicontrolat trifazat

Dintre circuitele redresoare trifazate, cea mai răspândită este puntea trifazată (Fig. 1, b). Avantajele acestei scheme de redresare sunt: ​​utilizarea ridicată a transformatorului trifazat de potrivire, cea mai mică valoare a tensiunii inverse a supapelor.

Pentru acționările electrice de mare putere, reducerea ondulației de tensiune redresată se realizează prin conectarea punților redresoare în paralel sau în serie. În acest caz, punțile redresoare sunt alimentate fie de un transformator cu trei înfăşurări, fie de două transformatoare cu două înfăşurări.

În primul caz, înfășurarea primară a transformatorului este conectată „stea”, iar secundarul - în „stea”, celălalt - în „delta”.În al doilea caz, unul dintre transformatoare este conectat conform schemei „stea-stea”, iar al doilea - conform schemei „stea-delta”.

Datorită faptului că înfășurările primare sau secundare ale transformatoarelor au scheme de conectare diferite, tensiunea redresată pe o punte va avea forme de undă care sunt defazate la un unghi față de formele de undă redresate de pe cealaltă punte. Ca urmare, tensiunea totală redresată a armăturii motorului va avea ondulații, a căror frecvență este de 2 ori mai mare decât frecvența undelor fiecărei punți.Ecuația valorilor instantanee ale tensiunilor redresate. în paralel cu podurile conectate se realizează printr-un reactor de netezire. Când punțile redresoare sunt conectate în serie, circuitul funcționează într-un mod similar.

Pentru a reduce numărul de supape controlabile, pentru corecție se folosesc circuite semi-reglate sau cu o singură punte. În acest caz, jumătate din punte, de exemplu, grupul catodic, este controlată, iar jumătatea anodului este necontrolată, adică. asamblate pe diode (vezi Fig. 2, c).

Toate circuitele de putere ale convertorului de mai sus sunt ireversibile, deoarece asigură fluxul de curent în sarcină într-o singură direcție. Trecerea de la un circuit ireversibil la unul reversibil se poate face fie prin utilizarea unui inversor de contact, fie prin instalarea a două seturi de redresoare. Astfel de redresoare sunt realizate în scheme anti-paralele (Fig. 3) sau încrucișate (Fig. 4).

Într-un circuit anti-paralel, ambele punți U1 și U2 (vezi Fig. 3) sunt alimentate de la înfășurarea comună a transformatorului și sunt conectate opus și paralel una cu cealaltă. Într-un circuit crossover, fiecare punte este alimentată de o bobină separată și crossover conectată la sarcină.

Orez.3. Schema convertoarelor de conexiune anti-paralela

Orez. 4. Diagrama conexiunii încrucișate a convertoarelor

Controlul supapelor de punte ale convertoarelor reversibile cu două componente poate fi separat sau îmbinat. În controlul separat, impulsurile de control sunt furnizate supapelor numai punții care funcționează în prezent și furnizează direcția dorită a curentului în circuitul de sarcină. În același timp, supapele de pe celălalt pod sunt blocate.

În controlul comun, impulsurile de control sunt furnizate supapelor ambelor punți simultan, indiferent de direcția curentului în sarcină. Prin urmare, cu acest control, una dintre punți funcționează în redresor, iar cealaltă este pregătită pentru modul invertor. Co-guvernarea, pe de altă parte, poate fi consecventă și inconsecventă.

În controlul coordonat, impulsurile de control sunt furnizate supapelor ambelor punți, astfel încât valorile medii ale tensiunii corectate și acestea din urmă să fie egale. În cazul controlului inconsecvent, este necesar ca tensiunea medie redresată a punții care funcționează în modul invertor (grup de supape invertor) să depășească tensiunea punții care funcționează în modul redresor (grup de supape redresoare).

Funcționarea circuitelor reversibile cu control în comun se caracterizează prin prezența unui curent de egalizare într-o buclă închisă formată din supapele de grup și înfășurările transformatorului, care apare datorită inegalității valorilor instantanee ale tensiunilor de grup toate timpul. Pentru limitarea acestora din urmă, în circuite sunt introduse bobine de egalizare L1 — L4 (vezi Fig. 3).

Avantajele controlului coordonat în comun sunt simplitatea, disponibilitatea de a comuta de la un mod la altul, caracteristicile statice lipsite de ambiguitate, absența modului de curent intermitent chiar și la sarcini mici. Cu toate acestea, cu acest control, curg curenți mari de egalizare în circuit.

Lanțurile cu control de neegalat au dimensiuni mai mici de șoc decât cu control potrivit. Cu toate acestea, cu un astfel de control, intervalul de unghiuri de control admisibile scade, ceea ce duce la subutilizarea transformatorului și la o scădere a factorului de putere.

Dezavantajele de mai sus sunt lipsite de circuitul convertizorului cu un control separat. Această metodă de control elimină complet curenții de egalizare, deoarece în acest caz furnizarea impulsurilor de control se efectuează numai pentru un grup de lucru de supape. Prin urmare, nu este nevoie să egalați șocurile și, în general, puterea transformatorului, deoarece grupul de redresor poate fi deschis cu valoarea zero a unghiului de reglare.