Тиристорски ДЦ/ДЦ претварачи

Тиристорски ДЦ/ДЦ претварач (ДЦ) је уређај за претварање наизменичне струје у једносмерну са регулацијом према датом закону излазних параметара (струја и напон). Тиристорски претварачи су дизајнирани за напајање арматурних кола мотора и њихових намотаја поља.

Тиристорски претварачи се састоје од следећих основних јединица:

• трансформатор или реактор који ограничава струју на страни наизменичне струје,

• исправљачки блокови,

• реактори за заглађивање,

• елементи система управљања, заштите и сигнализације.

Трансформатор одговара улазном и излазном напону претварача и (као реактор који ограничава струју) ограничава струју кратког споја у улазним колима. Реактори за изглађивање су дизајнирани да изгладе таласе исправљеног напона и струје. Реактори нису обезбеђени ако је индуктивност оптерећења довољна да ограничи таласање у одређеним границама.

Употреба тиристорских ДЦ-ДЦ претварача омогућава да се реализују практично исте карактеристике електричног погона као када се користе ротациони претварачи у генераторско-моторни системи (Д — Д), односно за подешавање брзине и обртног момента мотора у широком опсегу, за добијање посебних механичких карактеристика и жељене природе прелазних појава при паљењу, заустављању, вожњи уназад итд.

Међутим, у поређењу са ротационим статичким претварачима, они имају низ познатих предности, због чега се статички претварачи преферирају у новим развојима кранских електричних погона. Тиристорски ДЦ-ДЦ претварачи су најперспективнији за употребу у електричним погонима кранских механизама снаге веће од 50-100 кВ и механизмима где је потребно да се добију посебне карактеристике погона у статичким и динамичким режимима.

Шеме исправљања, принципи конструкције енергетских кола претварача

Тиристорски претварачи се израђују са једнофазним и вишефазним корективна кола… Постоји неколико пројектних односа за основне шеме исправљања. Једна од ових шема је приказана на сл. 1, а. Регулација напона Ва и струје Иа произведена променом управљачког угла α... На сл. 1, б-е, на пример, приказана је природа промене струја и напона у трофазном нулто-исправљачком колу са активно-индуктивним оптерећењем.

Пиринач. 1. Трофазно неутрално коло (а) и дијаграми промена струје и напона у режимима исправљача (б, в) и инвертера (д, е).

Угао приказан на дијаграмима γ (угао преклапања) карактерише временски период током којег струја тече истовремено кроз два тиристора. Зависност средње вредности подешеног напона Ва од угла подешавања α назива се контролна карактеристика.

За неутрална кола, средњи исправљени напон је дат изразом

где је м - број фаза секундарног намотаја трансформатора; У2ф је ефективна вредност фазног напона секундарног намотаја трансформатора.

За мостна кола Удо 2 пута већа, јер су ова кола еквивалентна серијској вези два нулта кола.

Монофазна кола корекције се по правилу користе у колима са релативно великим индуктивним отпорима.То су кола независних побудних намотаја мотора, као и арматурна кола мотора мале снаге (до 10-15 кВ). Полифазна кола се углавном користе за ливење арматурних кола мотора снаге веће од 15–20 кВ и ређе за напајање намотаја поља. У поређењу са једнофазним, полифазна исправљачка кола имају низ предности. Главни су: мања пулсација исправљеног напона и струје, боље коришћење трансформатора и тиристора, симетрично оптерећење фаза напојне мреже.

У тиристорским ДЦ-ДЦ претварачима намењеним за погоне дизалица снаге веће од 20 кВ користи се трофазно мостно коло… Ово је због доброг коришћења трансформатора и тиристора, ниског нивоа таласања исправљеног напона и струје, и једноставности трансформаторског кола и дизајна.Позната предност трофазног мостног кола је то што се може направити не са трансформаторским прикључком, већ са реактором који ограничава струју, чије су димензије знатно мање од димензија трансформатора.

У трофазном неутралном колу, услови за коришћење трансформатора са уобичајено коришћеним прикључним групама Д / Д и Δ / И су лошији због присуства константне компоненте флукса. Ово доводи до повећања попречног пресека магнетног кола и, сходно томе, пројектне снаге трансформатора. Да би се елиминисала константна компонента флукса, користи се цик-цак веза секундарних намотаја трансформатора, што такође донекле повећава пројектну снагу. Повећани ниво, таласање исправљеног напона, заједно са горе наведеним недостатком, ограничава употребу трофазног неутралног кола.

Шестофазно коло реактора се препоручује када се користи за низак напон и велику струју јер у овом колу струја оптерећења тече паралелно, а не серијски кроз две диоде као у трофазном мостном колу. Недостатак овог кола је присуство реактора за изравнавање са типичном снагом од око 70% кориговане називне снаге. Поред тога, у шестофазним круговима се користи прилично сложен дизајн трансформатора.

Кола исправљача на бази тиристора обезбеђују рад у два режима — исправљач и инвертер. При раду у инвертерском режиму, енергија из кола оптерећења се преноси у мрежу напајања, односно у супротном смеру у односу на режим исправљача, дакле, при инвертовању струја и е. итд. в.намотаји трансформатора су усмерени супротно, а када су исправљени - у складу.Тренутни извор у инвертном режиму је е. итд. ц) оптерећење (једносмерне машине, индуктивност) које мора да премаши напон претварача.

Прелазак тиристорског претварача из режима исправљача у режим инвертера постиже се променом поларитета е. итд. ц) повећањем оптерећења и угла α изнад π / 2 са индуктивним оптерећењем.

Пиринач. 2. Антипаралелно коло за укључивање група вентила. УР1 — УР4 — реактори за нивелисање; РТ — реактор који ограничава струју; ЦП — реактор за изравнавање.

Пиринач. 3. Шема неповратног ТП за кола побудних намотаја мотора. Да би се обезбедио инверзиони режим, неопходно је да следећи тиристор за затварање има времена да поврати своја блокирајућа својства док на њему постоји негативан напон, односно под углом φ (слика 1, ц).

Ако се то не догоди, онда се тиристор за затварање може поново отворити када се на њега примени предњи напон. Ово ће изазвати превртање претварача, где ће доћи до хитне струје, као нпр. итд. ц. ДЦ машине и трансформатор ће се поклапати у правцу. Да бисте избегли превртање, услов је обавезан

где је δ - угао обнављања својстава закључавања тиристора; β = π — α Ово је водећи угао претварача.

Кола снаге тиристорских претварача, намењена за напајање арматурних кола мотора, израђују се у иреверзибилној (једна исправљачка група тиристора) и реверзибилној (две исправљачке групе) верзији. Неповратне верзије тиристорских претварача, обезбеђујући једносмерну проводљивост, омогућавају рад у моторним и генераторским режимима само у једном смеру обртног момента мотора.

За промену смера момента потребно је или променити смер струје арматуре са смером константног флукса поља, или променити смер флукса поља уз задржавање смера струје арматуре.

Инвертујући тиристорски претварачи имају неколико типова дијаграма струјних кола. Најчешћа је шема са антипаралелним повезивањем две групе вентила на један секундарни намотај трансформатора (сл. 2). Оваква шема се може реализовати без посебног трансформатора напајањем тиристорских група из заједничке наизменичне мреже преко анодних ограничавача струје РТ реактора. Прелазак на верзију реактора значајно смањује величину тиристорског претварача и смањује његову цену.

Тиристорски претварачи за кола намотаја моторних поља се углавном израђују у неповратној конструкцији. На сл. 3а приказује једно од коришћених склопних кола исправљача. Коло вам омогућава да промените струју побуде мотора у широком опсегу. Минимална вредност струје се јавља када су тиристори Т1 и Т2 затворени, а максимална када су отворени. На сл. 3, б, д приказује природу промене исправљеног напона за ова два стања тиристора, а на сл. 3, у за стање када

Методе управљања инвертујућим тиристорским претварачима

У инвертујућим тиристорским претварачима постоје два главна начина управљања групама вентила — заједнички и одвојени. Су-управљање се, пак, врши доследно и недоследно.

Са координисаном контролом, пулсирањем тиристори примењују се на две групе вентила на начин да су просечне вредности коригованог напона за две групе једнаке једна другој. Ово је обезбеђено под условом

где су ав и аи — углови подешавања група исправљача и претварача. У случају неконзистентног управљања, средњи напон групе претварача прелази напон групе исправљача. Ово се постиже под условом да

Тренутне вредности групних напона са заједничком регулацијом нису у сваком тренутку једнаке једна другој, услед чега у затвореној петљи (или круговима) формираним од тиристорских група и намотаја трансформатора, струја изједначавања тече да ограничи који реактор за изједначавање УР1-УР4 су укључени у тиристорски претварач (види слику 1).

Реактори су прикључени на струјну петљу изједначавања, један или два по групи, а њихова индуктивност се бира тако да струја изједначавања не прелази 10% називне струје оптерећења. Када су укључени пригушници за ограничавање струје, два по групи, они се засићују када струја оптерећења тече. На пример, током рада групе Б, реактори УР1 и УР2 су засићени, док реактори УРЗ и УР4 остају незасићени и ограничавају струју изједначавања. Ако су реактори укључени, по један по групи (УР1 и УРЗ), они нису засићени када терет тече.

Претварачи са неконзистентном контролом имају мање величине реактора него са координисаним управљањем.Међутим, недоследним управљањем смањује се опсег дозвољених управљачких углова, што доводи до лошијег коришћења трансформатора и смањења фактора снаге инсталације.Истовремено, линеарност управљачких и брзинских карактеристика ел. диск је нарушен. Одвојено управљање групама вентила се користи за потпуно елиминисање изједначујућих струја.

Одвојено управљање се састоји у томе да се контролни импулси примењују само на групу која тренутно треба да ради. Контролни импулси се не доводе до вентила групе празног хода. За промену режима рада тиристорског претварача користи се посебан склопни уређај, који, када је струја тиристорског претварача нула, прво уклања контролне импулсе из претходне радне групе, а затим, након кратке паузе (5- 10 мс), шаље контролне импулсе другој групи.

Са одвојеним управљањем, нема потребе за укључивањем реактора за изједначавање у круг одвојених група вентила, трансформатор се може у потпуности користити, вероватноћа превртања претварача услед смањења времена рада тиристорског претварача у инвертерском режиму је смањени, губици енергије се смањују и сходно томе се повећава ефикасност електромотора због одсуства изједначујућих струја. Одвојено управљање, међутим, поставља високе захтеве за поузданост уређаја за блокирање контролних импулса.

Неисправност у раду уређаја за блокирање и појава контролних импулса на нерадној тиристорској групи доводе до унутрашњег кратког споја у тиристорском претварачу, јер је струја изједначавања између група у овом случају ограничена само реактансом трансформатора. намотаја и достиже недопустиво велику вредност.