Penukar thyristor DC / DC
Thyristor DC / DC converter (DC) ialah peranti untuk menukar arus ulang alik kepada arus terus dengan peraturan mengikut undang-undang tertentu parameter output (arus dan voltan). Penukar thyristor direka untuk menggerakkan litar angker motor dan belitan medannya.
Penukar thyristor terdiri daripada unit asas berikut:
• pengubah atau reaktor pengehad arus pada bahagian AC,
• blok penerus,
• reaktor pelicin,
• elemen kawalan, perlindungan dan sistem isyarat.
Transformer sepadan dengan voltan input dan output penukar dan (seperti reaktor pengehad arus) mengehadkan arus litar pintas dalam litar input. Reaktor pelicin direka untuk melicinkan riak voltan dan arus yang diperbetulkan. Reaktor tidak disediakan jika kearuhan beban mencukupi untuk menghadkan riak dalam had tertentu.
Penggunaan penukar DC-DC thyristor membolehkan untuk merealisasikan secara praktikal ciri pemacu elektrik yang sama seperti apabila menggunakan penukar berputar dalam sistem penjana-motor (D - D), iaitu, untuk melaraskan kelajuan dan tork enjin pada julat yang luas, untuk mendapatkan ciri mekanikal khas dan sifat transien yang dikehendaki apabila memulakan, berhenti, membalikkan, dsb.
Walau bagaimanapun, berbanding dengan penukar statik berputar, mereka mempunyai beberapa kelebihan yang diketahui, itulah sebabnya penukar statik diutamakan dalam perkembangan baharu pemacu elektrik kren. Penukar Thyristor DC-DC adalah yang paling menjanjikan untuk digunakan dalam pemacu elektrik mekanisme kren dengan kuasa lebih daripada 50-100 kW dan mekanisme di mana ia diperlukan untuk mendapatkan ciri khas pemacu dalam mod statik dan dinamik.
Skim pembetulan, prinsip pembinaan litar kuasa penukar
Penukar thyristor dibuat dengan fasa tunggal dan berbilang fasa litar pembetulan… Terdapat beberapa nisbah reka bentuk untuk skim pembetulan asas. Salah satu daripada skema ini ditunjukkan dalam rajah. 1, a. Peraturan voltan Va dan arus Ia dihasilkan dengan menukar sudut kawalan α... Dalam rajah. 1, b-e, sebagai contoh, sifat perubahan arus dan voltan dalam litar pembetulan sifar tiga fasa dengan beban aruhan aktif ditunjukkan
nasi. 1. Litar neutral tiga fasa (a) dan gambar rajah perubahan arus dan voltan dalam mod penerus (b, c) dan penyongsang (d, e).
Sudut yang ditunjukkan dalam rajah γ (sudut beralih) mencirikan tempoh masa semasa arus mengalir serentak melalui dua thyristor. Kebergantungan nilai purata voltan terlaras Вa pada sudut pelarasan α dipanggil ciri kawalan.
Untuk litar neutral, purata voltan diperbetulkan diberikan oleh ungkapan
di mana m - bilangan fasa penggulungan sekunder pengubah; U2f ialah nilai rms voltan fasa belitan sekunder pengubah.
Untuk litar jambatan Udo 2 kali lebih tinggi, kerana litar ini bersamaan dengan sambungan siri dua litar sifar.
Litar pembetulan fasa tunggal digunakan, sebagai peraturan, dalam litar dengan rintangan induktif yang agak besar. Ini adalah litar penggulungan pengujaan bebas motor, serta litar angker motor berkuasa rendah (sehingga 10-15 kW). Litar polifasa digunakan terutamanya untuk menuang litar angker motor dengan kuasa lebih daripada 15–20 kW dan kurang kerap untuk menghidupkan belitan medan. Berbanding dengan satu fasa, litar penerus polifasa mempunyai beberapa kelebihan. Yang utama ialah: denyutan rendah voltan dan arus yang diperbetulkan, penggunaan pengubah dan thyristor yang lebih baik, pemuatan simetri fasa rangkaian bekalan.
Dalam thyristor DC-DC penukar yang dimaksudkan untuk pemacu kren dengan kuasa lebih daripada 20 kW, penggunaan litar jambatan tiga fasa… Ini disebabkan oleh penggunaan pengubah dan thyristor yang baik, tahap riak rendah voltan dan arus diperbetulkan, dan kesederhanaan litar dan reka bentuk pengubah.Kelebihan terkenal litar jambatan tiga fasa ialah ia boleh dibuat bukan dengan sambungan pengubah, tetapi dengan reaktor pengehad arus, yang dimensinya jauh lebih kecil daripada dimensi pengubah.
Dalam litar neutral tiga fasa, syarat untuk menggunakan pengubah dengan kumpulan sambungan yang biasa digunakan D / D dan Δ / Y adalah lebih teruk kerana kehadiran komponen malar fluks. Ini membawa kepada peningkatan dalam keratan rentas litar magnetik dan, dengan itu, kuasa reka bentuk pengubah. Untuk menghapuskan komponen malar fluks, sambungan zigzag belitan sekunder pengubah digunakan, yang juga meningkatkan kuasa reka bentuk. Tahap peningkatan, riak voltan diperbetulkan, bersama-sama dengan kelemahan yang dinyatakan di atas, mengehadkan penggunaan litar neutral tiga fasa.
Litar reaktor enam fasa disyorkan apabila digunakan untuk voltan rendah dan arus tinggi kerana dalam litar ini arus beban mengalir secara selari dan bukannya bersiri melalui dua diod seperti dalam litar jambatan tiga fasa. Kelemahan litar ini ialah kehadiran reaktor pelicin dengan kuasa tipikal kira-kira 70% daripada kuasa undian yang diperbetulkan. Di samping itu, reka bentuk pengubah yang agak kompleks digunakan dalam litar enam fasa.
Litar penerus berdasarkan thyristor menyediakan operasi dalam dua mod — penerus dan penyongsang. Apabila beroperasi dalam mod penyongsang, tenaga daripada litar beban dipindahkan ke rangkaian bekalan, iaitu, dalam arah yang bertentangan berbanding dengan mod penerus, oleh itu, apabila menyongsangkan, arus dan e. dan lain-lain. c. belitan pengubah diarahkan secara bertentangan, dan apabila diluruskan - mengikut.Sumber semasa dalam mod penyongsangan ialah e. dan lain-lain. c. beban (mesin DC, kearuhan) yang mesti melebihi voltan penyongsang.
Pemindahan penukar thyristor dari mod penerus ke mod penyongsang dicapai dengan menukar kekutuban e. dan lain-lain. c.menambahkan beban dan sudut α di atas π / 2 dengan beban induktif.
nasi. 2. Litar anti selari untuk menghidupkan kumpulan injap. UR1 — UR4 — reaktor meratakan; RT — reaktor pengehad semasa; CP - reaktor pelicin.
nasi. 3. Skim TP tak boleh balik untuk litar belitan pengujaan motor. Untuk memastikan mod penyongsangan, thyristor penutup seterusnya perlu mempunyai masa untuk memulihkan sifat penyekatnya semasa terdapat voltan negatif padanya, iaitu, dalam sudut φ (Rajah 1, c).
Jika ini tidak berlaku, maka thyristor penutup boleh dibuka semula apabila voltan hadapan dikenakan padanya. Ini akan menyebabkan penyongsang terbalik, di mana arus kecemasan akan berlaku, seperti cth. dan lain-lain. c. Mesin DC dan pengubah akan sepadan dengan arah. Untuk mengelakkan peralihan, syarat itu diperlukan
di mana δ — sudut pemulihan sifat mengunci thyristor; β = π — α Ini ialah sudut plumbum penyongsang.
Litar kuasa penukar thyristor, bertujuan untuk menjanakan litar angker motor, dibuat dalam kedua-dua versi tak boleh balik (satu kumpulan penerus thyristor) dan boleh balik (dua kumpulan penerus). Versi tak boleh balik penukar thyristor, menyediakan pengaliran satu arah, membenarkan operasi dalam mod motor dan penjana hanya dalam satu arah tork motor.
Untuk menukar arah momen, adalah perlu sama ada menukar arah arus angker dengan arah pemalar fluks medan, atau menukar arah fluks medan sambil mengekalkan arah arus angker.
Penukar thyristor terbalik mempunyai beberapa jenis gambar rajah litar kuasa. Yang paling biasa ialah skema dengan sambungan anti-selari dua kumpulan injap ke satu penggulungan sekunder pengubah (Rajah 2). Skim sedemikian boleh dilaksanakan tanpa pengubah berasingan dengan memberi makan kumpulan thyristor daripada rangkaian berselang-seli biasa melalui pengehad arus anod reaktor RT. Peralihan kepada versi reaktor dengan ketara mengurangkan saiz penukar thyristor dan mengurangkan kosnya.
Penukar thyristor untuk litar penggulungan medan motor terutamanya dibuat dalam pembinaan tidak dapat dipulihkan. Dalam rajah. 3a menunjukkan salah satu litar pensuisan penerus yang digunakan. Litar ini membolehkan anda mengubah arus pengujaan motor dalam julat yang luas. Nilai minimum arus berlaku apabila thyristor T1 dan T2 ditutup, dan maksimum apabila ia terbuka. Dalam rajah. 3, b, d menunjukkan sifat perubahan dalam voltan diperbetulkan untuk kedua-dua keadaan thyristor ini, dan dalam Rajah. 3, dalam untuk keadaan apabila
Kaedah kawalan untuk menyongsangkan penukar thyristor
Dalam penukar thyristor terbalik, terdapat dua cara utama untuk mengawal kumpulan injap - sendi dan berasingan. Pengurusan bersama pula dilakukan secara konsisten dan tidak konsisten.
Dengan kawalan yang diselaraskan, menembak denyutan thyristor digunakan pada dua kumpulan injap sedemikian rupa sehingga nilai purata voltan yang diperbetulkan untuk kedua-dua kumpulan adalah sama antara satu sama lain. Ini disediakan dengan syarat
di mana av dan ai — sudut pelarasan kumpulan penerus dan penyongsang. Dalam kes kawalan yang tidak konsisten, voltan purata kumpulan penyongsang melebihi voltan kumpulan penerus. Ini dicapai dengan syarat bahawa
Nilai serta-merta voltan kumpulan dengan kawalan sambungan tidak sama antara satu sama lain pada setiap masa, akibatnya dalam gelung tertutup (atau litar) yang dibentuk oleh kumpulan thyristor dan belitan pengubah, arus penyamaan mengalir untuk mengehadkan reaktor penyamaan yang mana. UR1-UR4 disertakan dalam penukar thyristor (lihat Rajah 1).
Reaktor disambungkan kepada gelung arus penyamaan, satu atau dua setiap kumpulan, dan kearuhannya dipilih supaya arus penyamaan tidak melebihi 10% daripada arus beban terkadar. Apabila reaktor pengehad arus dihidupkan, dua setiap kumpulan, ia tepu apabila arus beban mengalir. Contohnya, semasa operasi kumpulan B, reaktor UR1 dan UR2 tepu, manakala reaktor URZ dan UR4 kekal tidak tepu dan mengehadkan arus penyamaan. Jika reaktor dihidupkan, satu bagi setiap kumpulan (UR1 dan URZ), ia tidak tepu apabila muatan mengalir.
Penukar dengan kawalan yang tidak konsisten mempunyai saiz reaktor yang lebih kecil berbanding dengan kawalan yang diselaraskan.Walau bagaimanapun, dengan kawalan yang tidak konsisten, julat sudut kawalan yang dibenarkan berkurangan, yang membawa kepada penggunaan pengubah yang lebih teruk dan penurunan dalam faktor kuasa pemasangan. Pada masa yang sama, kelinearan ciri kawalan dan kelajuan elektrik memandu dilanggar. Kawalan berasingan kumpulan injap digunakan untuk menghapuskan arus penyamaan sepenuhnya.
Kawalan berasingan terdiri daripada fakta bahawa denyutan kawalan hanya digunakan pada kumpulan yang sepatutnya berfungsi pada masa ini. Denyutan kawalan tidak dibekalkan kepada injap kumpulan terbiar. Untuk menukar mod operasi penukar thyristor, peranti pensuisan khas digunakan, yang, apabila arus penukar thyristor adalah sifar, mula-mula mengeluarkan denyutan kawalan dari kumpulan kerja sebelumnya, dan kemudian, selepas jeda singkat (5- 10 ms), menghantar denyutan kawalan ke kumpulan lain.
Dengan kawalan berasingan, tidak perlu memasukkan reaktor penyamaan dalam litar kumpulan injap yang berasingan, pengubah boleh digunakan sepenuhnya, kebarangkalian penyongsang terbalik disebabkan oleh pengurangan masa operasi penukar thyristor dalam mod penyongsang adalah dikurangkan, kehilangan tenaga dikurangkan dan dengan itu kecekapan pemacu elektrik meningkat kerana ketiadaan arus penyamaan. Kawalan berasingan, bagaimanapun, meletakkan permintaan yang tinggi terhadap kebolehpercayaan peranti untuk menyekat denyutan kawalan.
Kerosakan dalam operasi peranti penyekat dan penampilan denyutan kawalan pada kumpulan thyristor yang tidak berfungsi membawa kepada litar pintas dalaman dalam penukar thyristor, kerana arus penyamaan antara kumpulan dalam kes ini hanya terhad oleh reaktansi pengubah belitan dan mencapai nilai yang tidak boleh diterima besar.