Convertoarele tiristorice constau din următoarele componente principale:
• un transformator sau un reactor limitator de curent pe partea AC,
• elemente ale sistemului de control, protecție și alarmă.
Transformatorul se potrivește cu tensiunile de intrare și ieșire ale convertorului și (ca și cu reactorul limitator de curent) limitează curentul de scurtcircuit în circuitele de intrare. Reactorii de zăpadă sunt proiectați pentru a netezi tensiunile și curentul rectificat. Reactorii nu sunt prevăzuți dacă inductivitatea sarcinii este suficientă pentru a limita ruperea în limitele specificate.
Aplicarea convertoare tiristoare DC permite să realizeze în mod substanțial aceleași caracteristici ca și unitatea, că atunci când se utilizează traductoare rotative pentru sistemele de generator cu motor .. (T - D), care este controlată într-o gamă largă de viteze de rotație și cuplul motorului, obține caracteristici mecanice speciale și dorit natura cursului proceselor tranzitorii la pornire, frânare, inversare etc.
Cu toate acestea, în comparație cu convertizoarele statice rotative au un număr de avantaje bine cunoscute, prin urmare, în noile evoluții ale unităților electrice de macara preferința este dată convertoarelor statice. Convertoarele tiristoare DC sunt cele mai promițătoare pentru utilizarea în acționări electrice ale mecanismelor macaralei cu o putere mai mare de 50-100 kW și mecanisme în care sunt necesare caracteristici speciale de acționare în moduri statice și dinamice.
Linii de îndreptare, principii de construcție a circuitelor de putere ale convertizoarelor
Convertoarele tiristorice sunt realizate cu circuite de rectificare monofazate și multifazice. Există mai multe relații calculate ale schemelor de bază de rectificare. O astfel de schemă este prezentată în Fig. 1, a. Tensiunea rectificată Ua și curentul Ia sunt ajustate prin schimbarea unghiului de control # 945;. În Fig. 1, bd pentru un exemplu prezintă natura modificării curenților și a tensiunilor într-o schemă de rectificare zero în trei faze cu o sarcină inductivă activă
Fig. 1. Circuit zero (a) trifazat și diagrame de variație a curentului și tensiunii în modurile redresorului (b, c) și invertorului (r, g).
Unghiul prezentat în diagrame # 947; (unghiul de comutare), caracterizează perioada de timp în care curentul curge simultan de-a lungul a două tiristoare. Dependența valorii medii a tensiunii rectificate Ua asupra unghiului de control # 945; se numește o caracteristică de ajustare.
Pentru circuite zero, tensiunea medie rectificată este determinată din exprimare
unde m este numărul de faze ale înfășurării secundare a transformatorului; U2 φ este valoarea efectivă a tensiunii de fază a înfășurării secundare a transformatorului.
Pentru circuitele de pod, Udo este de 2 ori mai mare, deoarece aceste scheme sunt echivalente cu includerea secvențială a două scheme nul.
Sistemele de rectificare monofazate sunt utilizate, de regulă, în circuite cu rezistențe inductive relativ mari. Acestea sunt circuite de înfășurări independente de excitație a motoarelor și, de asemenea, lanțuri de ancorare a motoarelor cu putere mică (până la 10-15 kW). Circuitele multifazice sunt utilizate în principal pentru turnarea lanțurilor de ancore ale motoarelor cu o putere mai mare de 15-20 kW și mai puțin frecvent pentru alimentarea înfășurărilor de câmp. În comparație cu schemele de rectificare multifazice monofazate, există o serie întreagă de avantaje. Principalele sunt: pulsații mai mici ale tensiunii și curentului rectificat, o utilizare mai bună a transformatorului și tiristorurilor, sarcina simetrică a fazelor rețelei de alimentare.
În convertoarele tiristorice DC proiectate pentru transmisii de macara cu o putere mai mare de 20 kW, utilizarea unui circuit trifazic este cel mai justificat. Acest lucru se datorează unei bune utilizări a transformatorului și a tiristorului, nivel scăzut de torsiune de tensiune și curent rectificat, precum și simplitatea circuitului și a designului transformatorului. Un avantaj cunoscut al circuitului de pod cu trei faze este faptul că nu poate fi realizată cu cuplajul transformator și un reactor de limitare a curentului, a cărui dimensiuni de mărime transformator substanțial mai mică.
În schema cu trei faze zero, condițiile de utilizare a transformatorului pentru grupurile de conexiuni Y / Y utilizate în mod curent și # Y este mai rău datorită prezenței unei componente de flux constant. Aceasta duce la o creștere a secțiunii circuitului magnetic și, în consecință, a capacității de proiectare a transformatorului. Pentru a exclude o componentă constantă a debitului, este utilizată conexiunea dintre înfășurările secundare ale transformatorului la "zigzag", ceea ce crește ușor și capacitatea de proiectare. Nivelul crescut, cedarea tensiunii rectificate, împreună cu dezavantajul menționat mai sus, limitează utilizarea unui circuit zero cu trei faze.
Diagrama șase faze a unui reactor de netezire este adecvată atunci când este utilizat pentru joasă tensiune și curent mare, deoarece în acest circuit curentul de sarcină curge mai degrabă decât secvențial paralel prin intermediul a două diode în circuit punte trifazat. Dezavantajul acestei scheme este prezența unui reactor de egalizare având o putere tipică de aproximativ 70% din puterea nominală rectificată. În plus, circuitele cu șase faze utilizează un design destul de complex al transformatorului.
Corpurile de îndreptare pe tiristoare asigură funcționarea în două moduri - redresor și invertor. Atunci când funcționează într-un mod de invertor, energia din circuitul de sarcină este transmisă în rețeaua de alimentare, adică în direcția opusă în comparație cu modul de rectificare, astfel încât atunci când inversează curentul și e. etc cu. Înfășurările transformatorului sunt îndreptate spre și, atunci când sunt îndreptate - în funcție de. Sursa de curent în modul de inversare este e. etc cu. (mașină DC, inductanță), care trebuie să depășească tensiunea invertorului.
Transferul convertorului tiristor de la redresor la modul invertor se realizează prin schimbarea polarității emițătorului. etc cu. sarcina și creșterea unghiului # 945; deasupra π / 2 cu sarcină inductivă.
Fig. 2. Schema contra paralelă pentru includerea grupurilor de supape. UR1-UR4 - reactoare egalizatoare; RT - reactor limitator de curent; CP este un reactor de netezire.
Fig. 3. Diagrama TP nereversibilă pentru circuitele de înfășurare a excitației motorului. Pentru a asigura modul de inversare, este necesar ca tiristorul de închidere să aibă timp să-și restabilească proprietățile de blocare, atâta timp cât există o tensiune negativă asupra acestuia, adică în interiorul unghiului # 966; (Figura 1, c).
Dacă nu se întâmplă acest lucru, tiristorul închis poate fi deschis din nou, deoarece se aplică o tensiune directă. Aceasta va cauza răsturnarea invertorului, sub care va apărea un curent de urgență, etc cu. mașinile de curent continuu și transformator vor coincide în direcție. Pentru a exclude răsturnarea, este necesară această condiție
unde # 948; - unghiul de recuperare a proprietăților de blocare ale tiristorului; # 946; = π - # 945; - Unghi de avans al invertorului.
Circuitele de putere ale convertizoarelor tiristor destinate furnizării circuitelor de armatură ale motoarelor se realizează atât în versiunea nereversibilă (un grup de tiristori de rectificare) cât și în versiunile reversibile (două grupuri de rectificare). Modelele nereversibile ale convertoarelor tiristorice care asigură conductivitatea pe o singură parte permit funcționarea în modurile motorului și ale generatorului doar într-o singură direcție a cuplului motorului.
Pentru a schimba direcția cuplului, este necesară fie modificarea direcției curentului de armătură cu direcția constantă a fluxului de excitație, fie schimbarea direcției fluxului de excitație, menținând în același timp direcția curentului de armătură.
Convertoarele tiristor reversibile au mai multe tipuri de circuite ale circuitului de putere. Cel mai răspândit a fost circuitul cu o conexiune contra paralelă cu o înfășurare secundară a transformatorului a două grupuri de supape (figura 2). Un astfel de circuit poate fi realizat fără un transformator individual cu alimentarea grupurilor de tiristor din rețeaua comună de curent alternativ prin intermediul reactoarelor cu limitare a curentului anodic. Trecerea la versiunea reactorului reduce semnificativ dimensiunea convertizorului tiristor și reduce costul acestuia.
Convertoarele tiristorice pentru circuitele de înfășurare a excitației motorului sunt realizate în principal în modele non-reversibile. În Fig. 3a prezintă una dintre schemele aplicate de includere a elementelor rectificative. Circuitul permite o variație largă a curentului de excitație al motorului. Valoarea minimă de curent apare atunci când tiristoarele T1 și T2 sunt închise și maximul când sunt deschise. În Fig. 3, b, d prezintă comportamentul tensiunii rectificate pentru aceste două stări de tiristor, iar Fig. 3, c pentru starea când
Metode de control pentru convertoarele tiristor reversibile
În convertoarele tiristor reversibile, se folosesc două metode de bază pentru controlul grupurilor de porți: comune și separate. La rândul său, gestionarea în comun se desfășoară într-o manieră coordonată și incoerentă.
Atunci când comanda este coordonată, poarta impulsurilor către tiristoare se aplică ambelor grupuri de supape astfel încât valorile medii ale tensiunii rectificate pentru ambele grupuri să fie egale una cu cealaltă. Acest lucru este oferit în condiție
unde a și a sunt unghiurile de reglare a grupurilor de redresoare și invertoare. Cu un control de neegalat, valoarea medie a tensiunii grupului invertor depășește tensiunea grupului de redresoare. Acest lucru este realizat cu condiția ca
Valoarea instantanee a grupurilor de tensiune sub controlul comun nu sunt egale în orice moment, astfel încât un circuit închis (sau circuite) formate grupuri tiristor și înfășurări transformator de curent care circulă fluxuri pentru care circuitul de restricții convertor tiristoare include reactoare de egalizare LV1-UR4 (vezi figura 1).
Reactorii sunt incluși în circuitul de egalizare a curentului de una sau două pe grup și inductanța lor este aleasă astfel încât curentul de egalizare să nu depășească 10% din curentul nominal de sarcină. Atunci când sunt activate două reactoare de limitare a curentului, acestea sunt realizate de sarcini saturate în timpul fluxului curent. De exemplu, în lucrările grupului B, reactoarele UR1 și UP2 sunt saturate, iar reactoarele UR3 și UP4 rămân nesaturate și limitează curentul de egalizare. Dacă reactoarele sunt activate una pe grupă (UR1 și UR3), atunci acestea sunt efectuate nu saturate cu fluxul curent al sarcinii.
Convertoarele cu control necoordonat au dimensiuni mai mici ale reactoarelor decât cu control coordonat. Cu toate acestea, atunci când o gestionare inconsistente scade intervalul de unghiuri de ajustare admisibile, care rezultă în utilizarea mai puțin a transformatorului și reducerea setarea factorului de putere. În același timp, liniaritatea caracteristicilor de ajustare și viteză a transmisiei electrice este încălcată. Pentru a exclude complet curenții de egalizare, se folosește un control separat al grupurilor de supape.
Controlul separat constă în faptul că impulsurile de control se aplică numai grupului care operează în prezent. Impulsurile de control nu sunt alimentate la supapele grupului care nu funcționează. Pentru a schimba convertorul tiristor utilizează un dispozitiv special de comutare mod de funcționare este de la zero convertor tiristoare curent elimină primele impulsuri de control pentru grupul de funcționare anterior, și apoi, după o pauză (5-10 ms) furnizează impulsuri de comandă la un alt grup.
În cazul în care administrarea separată nu este necesară pentru a permite egalizarea reactoarelor într-un lanț de grupuri individuale de supape pot completa utilizarea transformatorului, reducând probabilitatea inverter rasturnare datorita timpului redus al convertorului tiristor în modul invertor, pierderea de putere redusă și în consecință crește la. N. D. Servomotor din cauza lipsei de curenți de egalizare. Cu toate acestea, controlul separat plasează cerințe ridicate asupra fiabilității dispozitivelor pentru blocarea impulsurilor de control.
Defectarea dispozitivelor de blocare și apariția impulsurilor de control de pe plumb spart tiristoare grup la un scurt-circuit intern în convertor tiristor, deoarece curentul care circulă între cele două grupuri, în acest caz, este limitată doar de reactanța înfășurările transformatorului și atinge o valoare inacceptabil de mare.
Trimiteți-le prietenilor: