Padomju savienība
Sociālistisks
f61) Papildus aut. sertifikāts (22) zaivlen923.08.76 (2I) 2399215/24-07 ar iesnieguma pielikumu ¹ (23) Prioritāte (43) Publicēts 050278.6 izdevumā Nr.5 (45) Apraksta publicēšanas datums 2601.78 (51) N.Cl.
GvvthvRvtvvnnnkn 88kntvt
0888tv MnnvtR88 SSOR
88 dvlnk vvvbrvtvnny
8 vtnrktny (53) UDC 621.316.722 (088 ° 8) P2) Izgudrotāji
E. N. Grečko, V. B. Pavlovs, O. S. Jakimovs un O. I. Firsovs (78)
Ukrainas PSR Zinātņu akadēmijas Elektrodinamikas institūts (54) DC-DC CONVERTER Izgudrojums attiecas uz pārveidotāju tehnoloģiju, jo īpaši uz pārveidotājiem. pastāvīgs spriegums, nodrošinot kontrolētu strāvas padevi slodzei ar līdzstrāvu.
Ir zināmi tiristoru līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāji, kas tiek klasificēti kā pārveidotāji ar seriālo komutāciju un neatkarīgu ķēdi komutācijas kondensatora (1, G2) un (31) uzlādēšanai.
Vistuvāk izgudrojumam ir pārveidotājs (3 3, kas satur jaudas tiristoru, ar to virknē savienotu lineāro droseli, kas caur papildu droseli savienots ar papildu tiristora katodu un diodes anodu, un papildu tiristors un diodes katods ir savienoti viens ar otru un ar komutācijas kondensatora un - palīga, droseļvārsta kopējo punktu, kas savienots virknē ar palīgdiodi.
Zināmās ķēdes trūkums ir tāds, ka, lai pārslēgšanas kapacitātes spriegumu palielinātu līdz spriegumam, kas ir lielāks par strāvas avota spriegumu, darba plūsmas ķēdē ir jāiekļauj induktivitāte ar samazinātu kvalitātes koeficientu. slodzes strāva, lai izkliedētu nepieciešamo enerģiju uz koetuācijas kondensatora, kas dabiski noved pie energoefektivitātes shēmas pasliktināšanās. Tajā pašā laikā, tā kā pārslēgšanas kondensatoram nav pietiekami veikta nepieciešamā sprieguma palielināšana, pārveidotāja galvenā tiristora piespiedu pārslēgšanas process ir apdraudēts. Tādējādi pārveidošanas komutācijas bloka energoefektivitāte lielā mērā ietekmē tā darbības uzticamību.
Izgudrojuma mērķis ir palielināt pārveidotāja uzticamību, kā arī uzlabot tā energoefektivitāti.
Šis mērķis tiek sasniegts ar to, ka lineārais un papildu droseles tiek izgatavotas ar starpkrānu, un lineārā droseles starpkrāns ir savienots ar papildu droseles galu, kura starpkrāns ir savienots ar droseles katodu. papildu tiristoru.
Pārveidotāja ķēde ir parādīta zīmējumā.
Pārveidotājs satur barošanas bloku 1, barošanas tiristoru 2, slodzi 3, šuntētu reversā diode 4, papildu tiristoru 5 šunts ar papildu lineārās induktors 6 un diodes 7 pustinumu, lineāro induktors 8, komutācijas kondensators 9, papildu lineārais induktors 10 un papildu diode 11.
Pārveidotājs darbojas šādi.
Sākotnējā stāvoklī komutācijas kondensators 9 tiek uzlādēts līdz spriegumam, kas ir nedaudz lielāks par strāvas avota 1 spriegumu. Ļaujiet barošanas tiristoram 2 būt atvērtam un slodzei tiek pievadīts barošanas spriegums. Lai pārslēgtu slodzes strāvu, papildu tiristoram 5 tiek pievadīts vadības impulss, kā rezultātā k. nogriezt papildu induktora 6 tinumu%, tiek pielikts pārslēgšanas kondensatora 9 spriegums Papildu induktora 6 tinumu induktivitātes vērtība tiek izvēlēta, pamatojoties uz nosacījumu ierobežot strauju strāvas pārspriegumu caur tiristoru 5 plkst. brīdis, kad tam tiek pievadīts atbloķēšanas impulss līdz slodzes strāvai, kas plūst caur lineāro induktors 8. Saskaņā ar induktora 8 tinuma W induktivitāti, induktora 6 tinuma U induktivitātes vērtība ir daudz mazāk, tāpēc faktiski viss pārslēgšanas kondensatora 9 spriegums tiek pievadīts induktora 8 tinumam w.
Tieši uz induktora 8, pateicoties tinumu Uf un W magnētiskajam savienojumam, tiek inducēts spriegums, kas pārsniedz strāvas avota spriegumu. Lineārā induktora 8 tinuma W apgriezienu skaita izvēle 40. balstās uz jaudas tiristoram 2 pievadīto reverso spriegumu, no kura vērtības, kā zināms, lielā mērā ir atkarīgs tiristoru atjaunošanās laiks. . Tiristors
2 atjaunos vadības īpašības. Slodzes strāva 3 tiks aizvērta caur diodi 4. Vēlāk kondensators 9 caur tiristoru 5, induktora tinums 6 un F tinums, induktors
8 uzlādēsies uz pretējo spriegumu, pēc kura sāksies jauna kondensatora uzlāde caur tinumu
w, induktors 8, abi tinumi W un A no induktora 6 un diode 7 līdz sākotnējai sprieguma polaritātei uz plāksnēm. Obligāti nepieciešamais reversās atkopšanas spriegums tiristoram 5 tiek radīts sprieguma krituma dēļ uz induktora 6 tinuma W un sprieguma krituma pāri diodei 7. Beidzoties kondensatora 9 uzlādēšanai līdz sākotnējai polaritātei, kondensators sāks lādēties caur palīginduktors @ egle
10 un diode 11. Ja mēs apzīmējam spriegumu uz pārslēgšanas kondensatora 9 sākotnējās uzlādes sākuma brīdī caur O; ... tad mēs varam secināt, ka šis spriegums būs nedaudz mazāks par strāvas avota spriegumu. droseles 8 un 6 ierobežoto kvalitātes faktoru dēļ. Tāpēc, turpmāk atkārtoti uzlādējot kondensatoru 9 no strāvas avota, izmantojot papildu lineāro droseli 10, pārslēgšanas kondensatorā radīsies pārspriegums, kas pārsniedz spriegumu barošanas avots, tomēr tas nebūs nozīmīgs sakarā ar to, ka
Atšķirība (E - UeÄ) arī nav īpaši liela un piedevām komutācijas ķēdes uzlādes ķēdei ir arī elementu galīgi kvalitātes faktori.
Tādējādi praksē mēs varam teikt, ka kondensatora uzlādes galīgais spriegums ir vienāds ar strāvas avota spriegumu.
Pretenzija
Pārveidotājs līdzstrāva konstantā, kas satur jaudas tiristoru, kas savienots ar to virknē, lineāro droseļvārstu, kas caur papildu droseli savienots ar papildu tiristora katodu un diodes anodu, un papildu tiristora anodu un diodes katodu. diodes ir savienotas savā starpā un virknē savienotā komutācijas kondensatora un papildu droseles kopējā punktā. ar palīgdiodi, kas raksturīgs ar to, ka, lai palielinātu uzticamību un uzlabotu energoefektivitāti, lineāro un papildu droseles tiek izgatavotas ar starpkrānu, un lineārā droseles starpkrāns ir savienots ar papildu tiristora galu.
Pārbaudē ņemtie informācijas avoti:
1. Glazenko T.d. Līdzstrāvas elektropiedziņas sistēmu tiristoru impulsa platuma pārveidotāju uzbūves un aprēķināšanas principi.
Grāmata Devices of Converting Technology..Vol.2, . Naukova Dumka, K., 1969. lpp. 194-205.
2. Birzienko L.V. Impulsu pārveidotāji līdzstrāva, M., Enerģētika, 1974, lpp. 182-183.
3. Zha net R., Efecttonichet G eiehstgotpz1e f Y » ye Ge windigkeitstev u f elaktr1s&e Treibfolhc tete.-Sfeenee
Ze1tlhvift. 19bb, Mb, S.729-73b
Sastādītāja I. Gaļijeva
Tehred N. Andreičuks
Korektore S.Jamalova
Redaktors V. Feldmanis
PPP filiāle Yatent, r. Uzhgorod, st. Dizains 4
Zakaeb07/49 Tirāža H8
Abonēšana
PSRS Ministru padomes Valsts komitejas I1HHHIIH
IIo lietas un ieguvumi un atklājumi
113035, Ioskva, K-35, Raushskaya emb., 4/5
2.1. Nekontrolējami taisngrieži
2.1.1 Vienfāzes pusviļņu taisngriezis
Primārajam tinumam tiek pielikts sinusoidāls spriegums (9. att., a). Uz sekundārā tinuma būs arī sinusoidāls spriegums
9.b attēlā parādīta transformatora sprieguma diagramma un slodzes strāva.
9. attēls, c - rektificētā sprieguma diagramma. Vidējais rektificētais spriegums ir
Ģeometriski rektificētā sprieguma vidējo vērtību var attēlot ar taisnstūra augstumu (slīps taisnstūris), kura pamatne ir vienāda ar periodu 2π un laukums, kas vienāds ar laukumu, ko ierobežo rektificētā sprieguma līkne (slīpi pa kreisi izšķilšanās).
Vidējā slodzes strāva 
.
Sekundārajā tinumā plūdīs pulsējoša strāva, kas satur nemainīgu komponentu (9. att., d).
9. attēlā e parādīta primārā strāva, pieņemot, ka transformācijas koeficients ir , bet tukšgaitas strāva ir nulle.
Strāvas diagrammas iekrāsotie apgabali ir vienādi, norādot, ka strāvai nav līdzstrāvas komponentes. Tādējādi primārā tinuma strāva atšķiras no sekundārā tinuma strāvas ar nemainīgu komponentu, t.i.
Magnētiskajai plūsmai būs nemainīga sastāvdaļa, kas palielinās piesātinājumu. Tas izraisa magnetizējošās strāvas palielināšanos un nepieciešamību pārvērtēt transformatora aprēķināto jaudu.
2.1.2. Vienfāzes pilna viļņa ķēde ar viduspunktu
Vienfāzes pilna viļņa taisngrieža diagramma ir parādīta 10. attēlā, a. Transformators ar diviem sekundārajiem tinumiem ar vienādu apgriezienu skaitu. Sekundāro pustinumu spriegumi ir vienādi un tiek nobīdīti viens pret otru par 180˚. Slodze ir savienota starp transformatora vidējo (nulles) punktu un vārstu katodiem.
Ķēdes darbība aktīvai slodzei . Taustiņš K ir aizvērts. Sekundārā pustinuma spriegums
Ar polaritāti (bez iekavām) laikam 0 ÷ θ 1 notur V1, V2- izslēgts.
Nākamajā puslaikā θ 1 ÷ θ 2(polaritāte iekavās) V1- aizveras, caur atvērto sāk plūst slodzes strāva V2.
Slodzes strāvas pārnešana no V1 uz V2 sauc par pārslēgšanas procesu. Tā kā strāvas pāreja notika barošanas sprieguma ietekmē, šādu pārslēgšanu sauc dabisks un tiek veikta sekundāro spriegumu nulles krustošanās punktos.
Sprieguma un strāvu laika diagrammas dažādās ķēdes daļās ir parādītas 10.b, c, d, e attēlā.
Strāva un spriegums pulsē ar frekvenci, kas ir divreiz lielāka par tīkla frekvenci (t=2).
Transformatoram nav līdzstrāvas magnetizācijas.
Kvantitatīvās attiecības.
Rektificētā sprieguma vidējās vērtības
Vidējā rektificētā strāva 
.
1) Maksimālais reversais spriegums pie vārsta
2) Maksimālā vārsta strāva
3) Vidējā vārsta strāva ir puse no slodzes strāvas
4) Vārsta un sekundārā tinuma strāvu efektīvā vērtība
5) Izredzes būs vienādas 
6) Transformatoru strāvas 
,
kur 
- transformācijas koeficients
7) transformatora tinumu jauda,
kur ir rektificētās strāvas nominālā jauda
8) Faktiskā jauda, kas izkliedēta slodzē
9) Transformatora aprēķinātās jaudas pārsniegšanas koeficients
Transformatora jauda ir jāpārvērtē par 20%, salīdzinot ar slodzes jaudu.
Ķēdes darbība OV MPT. Atslēga Uz atvērts. Strāvas forma caur vārstiem (punktēta līnija 10. att., c) ir taisnstūrveida impulsi ilgums 180 0 ar amplitūdu .
Strāva tiek uzturēta nemainīga, pateicoties elektromagnētiskās enerģijas krājumam, kas tiek uzkrāts induktivitātē L V. Primārā tinuma strāvai ir arī taisnstūra forma (10. att., G punktētā līnija).
Rektificētā un apgrieztā sprieguma līkņu formas paliek tādas pašas kā strādājot pie aktīvas slodzes (10. att., b, e).
Šajā sakarā kvantitatīvo attiecību izmaiņas ietekmēs tikai strāvas. Parasti, atvasinot aprēķinātās attiecības, viņi ņem MĀRCIŅAS= ∞. Tomēr tie ir derīgi.
viens). Maksimālā vārsta strāvas vērtība kļūst vienāda ar .
2). Darbības strāvas caur vārstu un transformatora sekundāro tinumu būs
3). Efektīva taisnstūra strāva primārajā tinumā
četri). Strāvas transformators
Tā kā līdzstrāvai, kas nesatur viļņus, jaudas un ir vienādas, tad transformatora aprēķinātās jaudas pārsniegšanas koeficients būs vienāds ar K Pr \u003d 1,34.
Tādējādi pietiekami lielas induktivitātes klātbūtne slodzes ķēdē izraisa transformatora aprēķinātās jaudas palielināšanos, bet uzlabo strāvas vārstu izmantošanu.
Taisngrieža darbība uz MPT armatūras.
emf armatūra ir vērsta pret spriegumu (11. att., a). Šajā sakarā strāvu noteiks starpība starp taisngrieža spriegumu un emf. Vispirms pieņemsim, ka atslēga Uz(11. att., a) ir aizvērts.
No tā izriet, ka armatūras strāva vārstu vienpusējas vadīšanas dēļ var iziet ar nosacījumu , t.i. kad momentānais iztaisnotais spriegums ir lielāks par emf. dzinējs. Vārsti brīžiem ieslēdzas un brīžos izslēdzas (11. att., b). Tā rezultātā rektificētā armatūras strāva būs pārtraukta.
Arī primārā strāva ir intermitējoša (11. att., G) un ir vienāds ar nulli, ja =0. Tāpēc mainās arī strāvas stiprums ķēdes elementos.
Rektificētā un apgrieztā sprieguma forma un lielums paliek nemainīgs.
Kad ir ieslēgta pietiekami liela ķēdes armatūras induktivitāte (atslēga Uz atvērts). Skaitītāja emf klātbūtne. izraisa tikai izmaiņas rektificētās strāvas vidējā vērtībā (pie = I d ;).
Šajā režīmā strāva var plūst armatūras ķēdē pat pie .
2.1.3. Vienfāzes pilna viļņa tilta taisnošanas ķēde (12. att.).
slēgts). Sprieguma pozitīvā pusperioda laikā strāva iet caur vārstiem gar ceļu
un vārsti ir aizvērti. Nākamajā pusciklā vārti V1, V3 ir aizvērti un vārsti V2, V4 atvērts. Strāva vienmēr plūst caur diviem virknes vārstiem.
Strāvu un spriegumu diagrammas uz ķēdes elementiem būs tādas pašas kā vienfāzes divu pusviļņu taisngriežam ar viduspunktu (10. att., b, c, G, e). Vienīgā atšķirība ir tāda, ka tilta taisngrieža vārsta reversā sprieguma amplitūda ir 2 reizes mazāka nekā pilna viļņa taisngriežā.
Ar aktīvu slodzi ķēdes darbību raksturos šādas pamata attiecības:
¾ vidējais rektificētais spriegums
¾ shēmas koeficients 
¾ vārstu apgrieztā sprieguma maksimālā vērtība
¾ maksimālā vārsta strāva
¾ vidējā vārsta strāva
¾ strāvu efektīvās vērtības, kas iet caur vārstiem un transformatora tinumiem:
¾ jaudas koeficients K Pr =1;
¾ vārsta izmantošanas koeficienti spriegumam un strāvai
.
Trīsfāzu nekontrolējamo taisngriežu pamata shēmas.
Trīsfāzu ķēžu galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar vienfāzes ķēdēm ir šādas:
1) mazāka augstāko harmoniku vērtība rektificētā sprieguma līknē K P un no tīkla patērētās strāvas līkne;
2) taisngrieža izejas sprieguma augsta pulsācijas frekvence, kas noved pie jaudas filtru izmēra un masas samazināšanās;
3) labāk izmantot transformatoru un vārstus;
2.1.4. Trīsfāzu taisngriezis ar vidējo (nulles) punktu (13. att., a).
Šajā brīdī strāva sāk vadīt vārstu V1, pievienots fāzei "a". Laika gaitā 2π/3 () V1 ir bloķēta un V2 atveras. Slodzes strāva tiek pārslēgta no vārsta V1 līdz V2. Punktā 3 (13. att. iekšā), vārti V2 ir bloķēta V3 sāk vadīt strāvu utt.
Slodzes strāvas dabiska pārslēgšana no vārsta uz vārstu notiek fāzes spriegumu sinusoīdu krustošanās punktā. Tāpēc punkti 1, 2, 3 sauc par vārstu dabiskajiem pārslēgšanas punktiem.
Katrs vārsts vada strāvu 2π/3 katru tīkla sprieguma periodu.
Rektificētais spriegums ir fāzes spriegumu sinusoīdu apvalks (13. att., d). Ar pretestības slodzi rektificētās strāvas līkne seko sprieguma līknes formai. Pulsācijas frekvence ir trīs reizes lielāka par tīkla sprieguma frekvenci (m = 3).
Perioda nevadošajā daļā vārstam tiek pielikts reversais spriegums (13. att., f), kas veidojas no slēgto un vadošo vārstu fāzes spriegumiem.
Kad dara V2 uz vārstu V1 tiek pieslēgts līnijas spriegums, ieslēgšanas brīdī V3 tiek pielikts spriegums. Atbilstošie spriegumi 13. attēlā c ir iekrāsoti.
Primārās strāvas forma (13. att., g), kas veidota uz sekundārā tinuma fāzes strāvu līknēm, novirzās no sinusoīda.
Atskaites punktam mēs ņemam fāzes sprieguma pārejas momentu "a"(13. att., c) maksimālā vērtība.
Rektificētā sprieguma vidējo vērtību mēs atrodam, integrējot spriegumu uz sekundārā tinuma rektificētā sprieguma formas atkārtojamības intervālā:
Integrācijas robežas atbilst vārsta vadošā stāvokļa laikam. Ķēdei (13. att., a)
m = 3; tad 
.
Vidējā rektificētās strāvas vērtība pie aktīvās slodzes
.
Shēmas koeficients 
.
Pulsācijas koeficients ν - th harmonikas ir 
un pulsācijas biežumu.
Maksimālais reversais spriegums pie vārsta ir vienāds ar amplitūdu līnijas spriegums
Sekundārā tinuma sprieguma efektīvo vērtību mēs atrodam no izteiksmes:
Maksimālā vārsta strāva 
Vārsta strāvas vidējā vērtība.
Kad strāva iet caur vārstu un sekundāro tinumu, tiek izveidota piespiedu plūsma (pastāvīga sastāvdaļa), lai nobīdītu serdi. Šīs plūsmas veido 20-25% no galvenā transformatora plūsmas. Tas rada nepieciešamību pārvērtēt transformatora aprēķināto jaudu.
Lai izslēgtu piespiedu magnetizācijas plūsmas konstanto komponentu transformatora kodolā, katrs sekundārais tinums tiek sadalīts divās daļās un savienots zigzagā (13. att., b). Ar šo shēmu katram stienim ir divi dažādu fāžu pustinumi, kuros strāvas plūst pretējos virzienos. Tā rezultātā magnētiskās plūsmas nemainīgā sastāvdaļa kļūst vienāda ar nulli.
Primāro tinumu strāvas satur tikai mainīgas sastāvdaļas, jo strāvu tiešās sastāvdaļas netiek pārveidotas.
Strādājot pie reāla slodze(atslēga Uz 13. att. a ir atvērts) strāvu forma mainās (kļūst taisnstūrveida) vārstā, slodzē un transformatora tinumos (punktēta līnija 13. att., e, g).
Strāvu koeficienti būs 
Paredzamā tinuma jauda
2.1.5. Trīsfāzu tilta taisngriezis (Larionova ķēde) (14. att., a)
Laikā Θ 1 (14.,b att.) katoda grupā veic v1, un anodā V6. Strāvas pāreja no vārsta uz vārstu abās grupās notiek dabiskās pārslēgšanas punktos K 1, K 2, K 3, ..., A 1, A 2, A 3 utt.
Vārstu iedarbināšanas secība atbilst to skaitam un parādīta 14.b attēlā.
Kopējo katodu potenciāls attiecībā pret transformatora nulles punktu mainās gar augšējo apvalku, bet kopējo anodu potenciāls - gar fāzes spriegumu apakšējo apvalku, , .
Momentānais iztaisnotais spriegums (14. att., G) ir vienāds ar potenciālu starpību starp katoda un anoda grupām un atbilst ordinātām, kas atrodas starp augšējo un apakšējo apvalku (14.b att.).
Rektificētā sprieguma un strāvas viļņi aktīvās slodzes apstākļos notiek ar seškārtīgu frekvenci attiecībā pret tīkla frekvenci.
Rektificētās strāvas forma un strāva caur vārstu ir parādīta 14. attēlā, c, G. Ar aktīvo slodzi un taisngrieža darbību uz OF (punktēta līnija 14. att., c).
Reversajam spriegumam ir tāda forma kā nulles ķēdē, bet 2 reizes mazāka amplitūda. Vidējais rektificētais spriegums pie m = 6
Shēmas koeficients 
.
Izteiksme for ir derīga aktīvajām un induktīvajām slodzēm. Pārējās attiecības ar induktīvās slodzes tinumu. Maksimālais apgrieztais spriegums pāri vārstam ir vienāds ar sekundārā tinuma līnijas sprieguma amplitūdu.
Maksimālā vārsta strāva.
Vidējā vārsta strāva.
Vārsta strāvas efektīvā vērtība.
Tinumu strāvas efektīvās vērtības, kā arī transformatora tinumu aprēķinātā jauda 
.
Ķēdes elementu izmantošanas koeficienti 
.
Dažādu labošanas shēmu salīdzinošā analīze ir sniegta 1. tabulā, 16. attēlā.
2.1.6. Vairāku tiltu ķēdes (15. att.)
Ir iespējams atšķirt vairāku tiltu ķēdes ar vienu transformatoru un vairāku tiltu ķēdes ar diviem vai vairākiem transformatoriem, kam ir dažādas tinumu savienojumu grupas.
Vairāku tiltu ķēžu galvenais mērķis ir samazināt rektificētā sprieguma pulsāciju un uzlabot no barošanas tīkla patērētās strāvas formu, tuvinot to sinusoidālajai.
15. attēlā, a, b parāda divas iespējas divām tilta ķēdēm ar tiltiem, kas savienoti paralēli. Pirmais sastāv no trīs tinumu transformatora, kas savienots saskaņā ar Υ / Υ-Δ shēmu, un diviem trīsfāzu tiltiem. Otrajā ķēdē ir divi divu tinumu transformatori, no kuriem viens ir savienots saskaņā ar Υ / Υ shēmu, bet otrs - saskaņā ar Δ / Υ shēmu, un divi trīsfāzu tilti.
Tiristoru līdzstrāvas pārveidotājs (TC) ir pārveidošanas ierīce maiņstrāva konstanti ar regulēšanu saskaņā ar doto izejas parametru likumu (strāva un spriegums). Tiristoru pārveidotāji ir paredzēti, lai darbinātu motoru armatūras ķēdes un to ierosmes tinumus.
Tiristoru pārveidotāji sastāv no šādām galvenajām vienībām:
Transformators vai strāvas ierobežošanas reaktors maiņstrāvas pusē,
taisngriežu bloki,
izlīdzināšanas reaktori,
Vadības, aizsardzības un signalizācijas sistēmas elementi.
Transformators koordinē pārveidotāja ieejas un izejas spriegumus un (tāpat kā strāvu ierobežojošs reaktors) ierobežo īssavienojuma strāvu darbības laikā. ievades ķēdes. Izlīdzināšanas reaktori ir paredzēti, lai izlīdzinātu rektificēta sprieguma un strāvas viļņus. Ja slodzes induktivitāte ir pietiekama, lai ierobežotu pulsāciju norādītajās robežās, reaktori netiek nodrošināti.
Tiristoru līdzstrāvas pārveidotāju izmantošana ļauj realizēt gandrīz tādus pašus elektriskās piedziņas raksturlielumus kā izmantojot rotācijas pārveidotājus (D - D), t.i., regulēt dzinēja apgriezienu skaitu un griezes momentu plašā diapazonā, iegūt īpašus. mehāniskie raksturlielumi un vēlamais pārejas raksturs, iedarbinot, bremzējot, braucot atpakaļgaitā utt.
Taču, salīdzinot ar rotējošiem statiskajiem pārveidotājiem, tiem ir vairākas labi zināmas priekšrocības, tādēļ jaunveidojumos celtņu elektropiedziņas priekšroka tiek dota statiskajiem pārveidotājiem. Tiristoru līdzstrāvas pārveidotāji ir visperspektīvākie izmantošanai celtņu mehānismu elektriskajās piedziņās ar jaudu virs 50-100 kW un mehānismiem, kur statiskā un dinamiskā režīmā nepieciešami īpaši piedziņas raksturlielumi.
Rektifikācijas shēmas, pārveidotāju jaudas ķēžu veidošanas principi
Tiristoru pārveidotāji ir izgatavoti ar vienfāzes un daudzfāžu. Ir vairākas galveno taisnošanas ķēžu konstrukcijas attiecības. Viena no šīm shēmām ir parādīta attēlā. 1, a. Rektificēto spriegumu Ua un strāvu Ia regulē, mainot vadības leņķi α. Uz att. 1, piemēram, b-d parāda strāvu un sprieguma izmaiņu raksturu trīsfāzu nulles taisnošanas ķēdē ar aktīvo-induktīvo slodzi.
Rīsi. 1. Trīsfāzu nulles ķēde (a) un strāvas un sprieguma izmaiņu diagrammas taisngrieža (b, c) un invertora (d, e) režīmos.
Diagrammās parādītais leņķis γ (pārslēgšanas leņķis), raksturo laika periodu, kurā strāva vienlaikus plūst caur diviem tiristoriem. Rektificētā sprieguma Ua vidējās vērtības atkarība no regulēšanas leņķa α sauc par kontroles raksturlielumu.
Nulles ķēdēm vidējo rektificēto spriegumu nosaka pēc izteiksmes
kur m ir transformatora sekundārā tinuma fāžu skaits; U2 f - transformatora sekundārā tinuma fāzes sprieguma efektīvā vērtība.
Tilta ķēdēm Udo ir 2 reizes lielāks, jo šīs shēmas ir līdzvērtīgas divu nulles ķēžu virknes savienojumam.
Vienfāzes rektifikācijas shēmas parasti tiek izmantotas ķēdēs ar salīdzinoši lielu induktīvo pretestību. Tās ir dzinēju neatkarīgu ierosmes tinumu ķēdes, kā arī mazas jaudas (līdz 10-15 kW) dzinēju enkurshēmas. Daudzfāzu shēmas galvenokārt tiek izmantotas dzinēju enkuru ķēžu liešanai ar jaudu virs 15-20 kW un retāk ierosmes tinumu barošanai. Salīdzinājumā ar vienfāzes daudzfāzu rektifikācijas shēmām tām ir vairākas priekšrocības.Galvenās no tām ir: mazāka rektificētā sprieguma un strāvas pulsācija, labāka transformatora un tiristoru izmantošana, simetriska tīkla fāžu noslogošana.
Tiristoru līdzstrāvas pārveidotājos, kas paredzēti celtņu piedziņām ar jaudu virs 20 kW, izmantošana ir vispamatotākā. Tas ir saistīts ar labu transformatora un tiristoru izmantošanu, zemo rektificētā sprieguma un strāvas pulsācijas līmeni, kā arī ķēdes un transformatora konstrukcijas vienkāršību. Labi zināma trīsfāzu tilta ķēdes priekšrocība ir tā, ka to var izgatavot nevis ar transformatora pieslēgumu, bet gan ar strāvu ierobežojošu reaktoru, kura izmēri ir ievērojami mazāki par transformatora izmēriem.
Trīsfāzu nulles ķēdē nosacījumi transformatora izmantošanai ar parasti izmantotajām savienojumu grupām Y / Y un ∆/Y sliktāka pastāvīgas plūsmas komponenta klātbūtnes dēļ. Tas noved pie magnētiskās ķēdes šķērsgriezuma un līdz ar to arī transformatora aprēķinātās jaudas palielināšanās. Lai izslēgtu nemainīgu plūsmas komponentu, tiek izmantots transformatora sekundāro tinumu savienojums "zigzagā", kas arī nedaudz palielina aprēķināto jaudu. Paaugstināts rektificētā sprieguma pulsācijas līmenis kopā ar iepriekš minēto trūkumu ierobežo trīsfāzu nulles ķēdes izmantošanu.
Ja to lieto, ieteicams izmantot sešfāžu shēmu ar pārsprieguma reaktoru zems spriegums un liela strāva, jo šajā ķēdē slodzes strāva plūst paralēli, nevis virknē caur divām diodēm, kā trīsfāzu tilta ķēdē. Šīs shēmas trūkums ir pārsprieguma reaktora klātbūtne, kura tipiskā jauda ir aptuveni 70% no rektificētās nominālās jaudas. Turklāt sešfāžu ķēdēs tiek izmantots diezgan sarežģīts transformatora dizains.
Tiristoru taisnošanas shēmas nodrošina darbību divos režīmos - taisngrieža un invertora. Darbojoties invertora režīmā, enerģija no slodzes ķēdes tiek nodota barošanas tīklam, t.i., pretējā virzienā, salīdzinot ar taisngrieža režīmu, tāpēc, invertējot, strāva un e. d.s. transformatora tinumi ir vērsti pretēji, un, iztaisnot - saskaņā ar. Strāvas avots invertēšanas režīmā ir e. d.s. slodzes (līdzstrāvas mašīnas, induktivitātes), kurām jāpārsniedz invertora spriegums.
Tiristoru pārveidotāja pāreja no taisngrieža režīma uz invertora režīmu tiek panākta, mainot e polaritāti. d.s. slodze un leņķa α palielināšanās virs π/2 ar induktīvo slodzi.
Rīsi. 2. Atgriezeniskā ķēde vārstu grupu ieslēgšanai. UR1- UR4 - pārsprieguma reaktori; RT - strāvas ierobežošanas reaktors; CP - izlīdzināšanas reaktors.
Rīsi. 3. Nereversīvā TP shēma motora ierosmes tinumu shēmām. Lai nodrošinātu inversijas režīmu, ir nepieciešams, lai aizverošajam nākamajam tiristoram būtu laiks atjaunot savas bloķēšanas īpašības, kamēr tam ir negatīvs spriegums, t.i., leņķa φ ietvaros (1. att., c).
Ja tas nenotiek, tad aizverošais tiristors var atkal atvērties, jo tam tiek pielikts priekšējais spriegums. Tas izraisīs invertora atslēgšanos, izraisot bojājuma strāvu, jo e. d.s. Līdzstrāvas mašīnas un transformatori sakritīs virzienā. Lai izvairītos no apgāšanās, ir nepieciešams, lai nosacījums
kur δ ir tiristora bloķēšanas īpašību atjaunošanas leņķis; β = π - α - invertora virziena leņķis.
Tiristoru pārveidotāju jaudas ķēdes, kas paredzētas dzinēju armatūras ķēžu darbināšanai, ir izgatavotas gan nereversīvās (viena tiristoru taisngriežu grupa), gan reversīvās (divas taisngriežu grupas) versijās. Tiristoru pārveidotāju neatgriezeniskās versijas, kas nodrošina vienvirziena vadītspēju, ļauj darboties motora un ģeneratora režīmos tikai ar vienu motora griezes momenta virzienu.
Lai mainītu momenta virzienu, ir nepieciešams vai nu mainīt armatūras strāvas virzienu ar nemainīgu ierosmes plūsmas virzienu, vai arī mainīt ierosmes plūsmas virzienu, saglabājot armatūras strāvas virzienu.
Reversīvajiem tiristoru pārveidotājiem ir vairākas strāvas ķēdes ķēžu šķirnes. Visplašāk izmantotā shēma ir ar pretparalēlu savienojumu ar vienu divu vārstu grupu transformatora sekundāro tinumu (2. att.). Šādu ķēdi var izveidot arī bez atsevišķa transformatora ar tiristoru grupām, kas tiek darbinātas no kopēja maiņstrāvas tīkla caur RT anoda strāvas ierobežošanas reaktoriem. Pāreja uz reaktora versiju ievērojami samazina tiristora pārveidotāja izmēru un samazina tā izmaksas.
Tiristoru pārveidotāji motora ierosmes tinumu shēmām galvenokārt ir izgatavoti neatgriezeniskā konstrukcijā. Uz att. 3, a parāda vienu no izmantotajām shēmām taisngrieža elementu ieslēgšanai. Ķēde ļauj mainīt motora ierosmes strāvu plašā diapazonā. Minimālā strāvas vērtība rodas, kad tiristori T1 un T2 ir aizvērti, un maksimālā, kad tie ir atvērti. Uz att. 3, b, d parāda iztaisnošanas sprieguma izmaiņu raksturu šiem diviem tiristoru stāvokļiem, un att. 3, par stāvokli, kad
Reversīvo tiristoru pārveidotāju vadības veidi
Reversīvajos tiristoru pārveidotājos vārstu grupu vadīšanai tiek izmantotas divas galvenās metodes - savienojuma un atsevišķas. Savukārt kopīgā kontrole tiek veikta saskaņoti un nekonsekventi.
Ar koordinētu vadību atvēršanas impulsi netiek pielietoti abām vārstu grupām tā, lai abu grupu rektificētā sprieguma vidējās vērtības būtu vienādas. Tas tiek nodrošināts saskaņā ar nosacījumu
kur a in un a un - taisngriežu un invertora grupu regulēšanas leņķi. Nekonsekventas vadības gadījumā invertora grupas sprieguma vidējā vērtība pārsniedz taisngriežu grupas spriegumu. Tas tiek panākts ar nosacījumu, ka
Grupas spriegumu momentānā vērtība savienojuma regulēšanas laikā ne vienmēr ir vienāda ar otru, kā rezultātā tiristoru grupu un transformatoru tinumu veidotajā slēgtajā ķēdē (vai ķēdēs) plūst izlīdzinošā strāva, lai ierobežotu pārsprieguma reaktorus. UR1-UR4 ir iekļauti tiristoru pārveidotāja ķēdē (sk. 1. att.).
Reaktori ir iekļauti cirkulācijas strāvas ķēdē, pa vienam vai diviem katrā grupā, un to induktivitāte ir izvēlēta tā, lai cirkulācijas strāva nepārsniegtu 10%. nominālā strāva slodzes. Kad strāvu ierobežojošie reaktori ir ieslēgti, divi katrā grupā, tie ir piesātināti, kad plūst slodzes strāva. Piemēram, B grupas darbības laikā reaktori UR1 un UR2 ir piesātināti, savukārt reaktori URZ un UR4 paliek nepiesātināti un ierobežo pārsprieguma strāvu. Ja reaktori ir ieslēgti pa vienam katrā grupā (UR1 un URZ), tad tie nav piesātināti, kad plūst slodzes strāva.
Pārveidotājiem ar nesaskaņotu vadību ir mazāki reaktoru izmēri nekā ar saskaņotu vadību. Tomēr ar nekonsekventu vadību tiek samazināts pieļaujamo vadības leņķu diapazons, kas noved pie sliktas transformatora izmantošanas un iekārtas jaudas koeficienta samazināšanās. Tajā pašā laikā tiek pārkāpta elektriskās piedziņas regulēšanas un ātruma raksturlielumu linearitāte. Lai pilnībā izslēgtu cirkulējošās strāvas, tiek izmantota atsevišķa vārstu grupu vadība.
Atsevišķa kontrole slēpjas faktā, ka kontroles impulsi tiek piemēroti tikai grupai, kurai šobrīd vajadzētu darboties. Vadības impulsi netiek pielietoti tukšgaitas grupas vārstiem. Tiristoru pārveidotāja darbības režīma maiņai tiek izmantota speciāla komutācijas ierīce, kas, kad tiristora pārveidotāja strāva ir vienāda ar nulli, vispirms noņem vadības impulsus no iepriekš darbojošās grupas un pēc tam pēc nelielas pauzes (5 -10 ms), nosūta vadības impulsus citai grupai.
Izmantojot atsevišķu vadību, atsevišķu vārstu grupu ķēdēs nav jāiekļauj pārsprieguma reaktori, ir iespējams pilnīga izmantošana transformators, invertora apgāšanās iespējamība tiek samazināta, jo samazinās tiristoru pārveidotāja darbības laiks invertora režīmā, samazinās enerģijas zudumi un attiecīgi palielinās elektriskās piedziņas efektivitāte, jo nav cirkulācijas strāvu. Tomēr atsevišķa vadība izvirza augstas prasības vadības impulsu bloķēšanas ierīču uzticamībai.
Bloķēšanas ierīču darbības kļūme un vadības impulsu parādīšanās uz nestrādājošu tiristoru grupu izraisa iekšēju īssavienojums tiristoru pārveidotājā, jo cirkulējošā strāva starp grupām šajā gadījumā ir ierobežota tikai ar transformatora tinumu pretestību un sasniedz nepieņemami lielu vērtību.