DC-ventilomvandlare

Ventil-DC-omvandlare används för att driva fält- och ankarlindningarna i DC-elektriska motorer i de fall ett brett utbud av hastighetsreglering och hög kvalitet på transientlägena för den elektriska drivenheten krävs.

För dessa användare kan strömkretsarna för ventilomvandlare vara: noll eller brygga, enfas eller trefas. Valet av en eller annan omvandlarkrets bör baseras på:

• tillhandahåller tillåten excitation i den likriktade spänningskurvan,

• begränsa antalet och storleken på högre övertoner växelspänning,

• hög användning av krafttransformator.

Det är välkänt att den pulserande likriktade omvandlarspänningen skapar en pulserande ström i motorn som stör motorns normala kommutering. Dessutom orsakar spänningsrippel ytterligare förluster i motorn, vilket leder till behovet av att överskatta dess effekt.

Förbättring av kommutering och minskning av förluster i elmotorn kan uppnås antingen genom att öka antalet faser i likriktaren, eller genom att införa en utjämningsinduktans eller genom att förbättra motorns design.

Om omvandlaren är konstruerad för att förse motorns ankarkrets med låg induktans, är dess mest rationella kraftkretsar trefas: dubbel trefas noll med en överspänningsreaktor, brygga (fig. 1).

Ris. 1. Matningskretsar för trefas tyristoromvandlare: a — dubbel trefas noll med utjämningsreaktor, b — brygga

För att driva fältspolar DC-motorermed betydande induktans kan kraftkretsarna för ventilomvandlare vara både trefas noll och brygga enfas eller trefas (fig. 2).

Ris. 2. Schema för tyristorlikriktare för att driva fältlindningarna: a-trefas noll, b-enfasbrygga, c-trefas halvkontrollerad beläggning

Av trefaslikriktarkretsarna är den mest utbredda trefasbryggan (fig. 1, b). Fördelarna med detta korrigeringsschema är: hög användning av matchande trefastransformator, det minsta värdet på ventilernas backspänning.

För elektriska drivningar med hög effekt uppnås minskningen av den likriktade spänningsrippeln genom att ansluta likriktarbryggor parallellt eller i serie. I detta fall drivs likriktarbryggorna antingen av en trelindningstransformator eller av två tvålindade transformatorer.

I det första fallet är transformatorns primärlindning ansluten "stjärna", och den sekundära - i "stjärnan", den andra - i "delta".I det andra fallet är en av transformatorerna ansluten enligt schemat "stjärna-stjärna", och den andra - enligt schemat "delta-stjärna".

På grund av det faktum att transformatorernas primära eller sekundära lindningar har olika anslutningsscheman, kommer den likriktade spänningen på en brygga att ha vågformer som är ur fas i en vinkel mot de likriktade spänningsvågformerna på den andra bryggan. Som ett resultat kommer den totala likriktade spänningen för motorns ankare att ha rippel, vars frekvens är 2 gånger högre än frekvensen för vågorna på varje brygga. Ekvationen för de momentana värdena för de likriktade spänningarna parallellt med de anslutna bryggorna utförs av en utjämningsreaktor. När likriktarbryggor är seriekopplade fungerar kretsen på liknande sätt.

För att minska antalet styrbara ventiler används semi-reglerade eller enkla bryggkretsar för korrigering. I detta fall är hälften av bryggan, till exempel katodgruppen, kontrollerad, och anodhalvan är okontrollerad, dvs. monterad på dioder (se fig. 2, c).

Alla ovanstående omvandlarströmkretsar är irreversibla, eftersom de säkerställer strömflödet i lasten i endast en riktning. Övergången från en irreversibel till en reversibel krets kan göras antingen genom att använda en kontaktomkastare eller genom att installera två uppsättningar likriktare. Sådana likriktare är gjorda i antiparallella (fig. 3) eller korsade (fig. 4) scheman.

I en antiparallell krets matas båda bryggorna U1 och U2 (se fig. 3) från transformatorns gemensamma lindning och kopplas motsatt och parallellt med varandra. I en crossover-krets drivs varje brygga av en separat spole och crossover ansluten till lasten.

Ris.3. Schema för anti-parallella anslutningsomvandlare

Ris. 4. Diagram över korskoppling av omvandlare

Styrningen av bryggventilerna på tvåkomponents reversibla omvandlare kan vara separat eller gemensam. Vid separat styrning tillförs styrpulserna till ventilerna på endast den brygga som för närvarande är i drift och ger den önskade strömriktningen i lastkretsen. Samtidigt är ventilerna på den andra bron låsta.

Vid gemensam styrning tillförs styrpulserna till båda bryggornas ventiler samtidigt, oavsett strömriktningen i lasten. Därför, med denna kontroll, fungerar en av bryggorna i likriktare och den andra är förberedd för inverterläge. Samstyre, å andra sidan, kan vara konsekvent och inkonsekvent.

Vid koordinerad styrning tillförs styrpulser till ventilerna på båda bryggorna, så att medelvärdena för den korrigerade spänningen och den senare var lika. I fallet med inkonsekvent styrning är det nödvändigt att den genomsnittliga likriktade spänningen för bryggan som arbetar i växelriktarläge (växelriktarventilgrupp) överstiger spänningen för bryggan som arbetar i likriktarläge (likriktarventilgrupp).

Driften av reversibla kretsar med gemensam styrning kännetecknas av närvaron av en utjämningsström i en sluten slinga bildad av gruppventilerna och transformatorns lindningar, vilket uppträder på grund av olikheten mellan de momentana värdena för gruppspänningarna alla tiden. För att begränsa det senare införs utjämningsdrossel L1 - L4 i kretsarna (se fig. 3).

Fördelarna med gemensam koordinerad kontroll är enkelhet, beredskap att byta från ett läge till ett annat, otvetydiga statiska egenskaper, frånvaro av intermittent strömläge även vid låga belastningar. Men med denna styrning flyter stora utjämningsströmmar i kretsen.

Kedjor med oöverträffad kontroll har mindre chokestorlekar än med matchad kontroll. Men med sådan styrning minskar intervallet för tillåtna styrvinklar, vilket leder till underutnyttjande av transformatorn och en minskning av effektfaktorn.

Ovanstående nackdelar berövas omvandlarkretsen med en separat styrning. Denna styrmetod eliminerar helt utjämningsströmmar, eftersom tillförseln av styrpulser i detta fall endast utförs för en arbetsgrupp av ventiler. Därför finns det inget behov av att utjämna drosslar och i allmänhet transformatoreffekt, eftersom likriktargruppen kan öppnas med nollvärdet för justeringsvinkeln.