Türistor DC / DC muundurid

Türistori DC / DC muundur (DC) on seade vahelduvvoolu muundamiseks alalisvooluks, reguleerides vastavalt väljundparameetrite (vool ja pinge) antud seadusele. Türistormuundurid on ette nähtud mootorite armatuurahelate ja nende väljamähiste toiteks.

Türistormuundurid koosnevad järgmistest põhiüksustest:

• vahelduvvoolu poolne trafo või voolu piirav reaktor,

• alaldi plokid,

• silumisreaktorid,

• juhtimis-, kaitse- ja signalisatsioonisüsteemi elemendid.

Trafo ühtib muunduri sisend- ja väljundpingega ning (nagu voolu piirav reaktor) piirab sisendahelate lühisvoolu. Silumisreaktorid on ette nähtud alaldatud pinge ja voolu pulsatsiooni tasandamiseks. Reaktoreid ei pakuta, kui koormuse induktiivsus on piisav pulsatsiooni piiramiseks teatud piirides.

Türistori alalis-alalisvoolu muundurite kasutamine võimaldab realiseerida praktiliselt samu elektriajami omadusi, mis pöördmuundurite kasutamisel generaator-mootorsüsteemid (D - D), st mootori pöörlemiskiiruse ja pöördemomendi reguleerimiseks laias vahemikus, eriliste mehaaniliste omaduste ja siirdeprotsesside soovitud laadi saamiseks käivitamisel, seiskamisel, tagurdamisel jne.

Võrreldes pöörlevate staatiliste muunduritega on neil aga teada mitmeid eeliseid, mistõttu eelistatakse kraanade elektriajamite uusarendustes staatilisi muundureid. Türistor-alalis-alalisvoolumuundurid on kõige lootustandvamad kasutamiseks üle 50–100 kW võimsusega kraanamehhanismide elektriajamites ja mehhanismides, kus on vaja ajami eriomadusi staatilises ja dünaamilises režiimis.

Alaldusskeemid, muundurite toiteahelate ehituspõhimõtted

Türistormuundurid on valmistatud ühe- ja mitmefaasilistena korrigeerivad ahelad… Põhilistel parandusskeemidel on mitu kujundussuhet. Üks neist skeemidest on näidatud joonisel fig. 1, a. Juhtnurga α muutmisel tekkiva pinge Va ja voolu Ia reguleerimine... Joonisel fig. 1, b-e on näiteks näidatud voolude ja pingete muutumise olemus kolmefaasilises null-alaldusahelas aktiiv-induktiivse koormusega

Riis. 1. Kolmefaasiline nullahel (a) ning voolu- ja pingemuutuste diagrammid alaldi (b, c) ja inverteri (d, e) režiimides.

Diagrammidel näidatud nurk γ (lülitusnurk) iseloomustab ajaperioodi, mille jooksul vool liigub samaaegselt läbi kahe türistori. Reguleeritud pinge Вa keskmise väärtuse sõltuvust reguleerimisnurgast α nimetatakse juhtimiskarakteristikuks.

Nullahelate puhul saadakse keskmine alaldatud pinge avaldisega

kus m — trafo sekundaarmähise faaside arv; U2f on trafo sekundaarmähise faasipinge efektiivväärtus.

Sildahelate puhul Udo 2 korda suurem, kuna need ahelad on samaväärsed kahe nullahela jadaühendusega.

Ühefaasilisi parandusahelaid kasutatakse reeglina suhteliselt suure induktiivtakistusega ahelates.Need on mootorite sõltumatute ergutusmähiste ahelad, samuti väikese võimsusega (kuni 10-15 kW) mootorite armatuuriahelad. Mitmefaasilisi ahelaid kasutatakse peamiselt üle 15–20 kW võimsusega mootorite armatuurahelate valamisel ja harvem väljamähiste toiteks. Võrreldes ühefaasilistega on mitmefaasilistel alaldiahelatel mitmeid eeliseid. Peamised neist on: alaldatud pinge ja voolu madalam pulsatsioon, trafo ja türistorite parem kasutamine, toitevõrgu faaside sümmeetriline koormus.

Üle 20 kW võimsusega kraanaajamite jaoks mõeldud türistori alalis-alalisvoolu muundurites kasutatakse kolmefaasiline sillaahel… See on tingitud trafo ja türistorite heast kasutamisest, alaldatud pinge ja voolu madalast pulsatsioonitasemest ning trafo ahela ja konstruktsiooni lihtsusest.Kolmefaasilise sildahela tuntud eelis on see, et seda saab teha mitte trafo ühendusega, vaid voolu piirava reaktoriga, mille mõõtmed on oluliselt väiksemad trafo mõõtmetest.

Kolmefaasilises nullahelas on tavaliselt kasutatavate ühendusrühmadega D / D ja Δ / Y trafo kasutamise tingimused voo konstantse komponendi olemasolu tõttu halvemad. See toob kaasa magnetahela ristlõike ja vastavalt ka trafo projekteerimisvõimsuse suurenemise. Voolu konstantse komponendi kõrvaldamiseks kasutatakse trafo sekundaarmähiste siksakühendust, mis suurendab mõnevõrra ka projekteerimisvõimsust. Suurenenud tase, alaldatud pinge pulsatsioon koos ülaltoodud puudusega piirab kolmefaasilise nullahela kasutamist.

Madala pinge ja kõrge voolu korral on soovitatav kasutada kuuefaasilist reaktoriahelat, kuna selles vooluringis liigub koormusvool pigem paralleelselt kui jadamisi läbi kahe dioodi nagu kolmefaasilises sillaahelas. Selle ahela puuduseks on silumisreaktori olemasolu, mille tüüpiline võimsus on umbes 70% korrigeeritud nimivõimsusest. Lisaks kasutatakse kuuefaasilistes ahelates üsna keerukat trafo konstruktsiooni.

Türistoritel põhinevad alaldi ahelad pakuvad tööd kahes režiimis - alaldi ja inverteriga. Inverterrežiimis töötades kantakse koormusahelast energia üle toitevõrku ehk alaldi režiimiga võrreldes vastupidises suunas, seetõttu inverteerimisel vool ja e. jne. c) trafo mähised on suunatud vastassuunas ja sirgendamisel vastavalt.Vooluallikaks inverteerimisrežiimis on e. jne. c) koormus (alalisvoolumasinad, induktiivsus), mis peab ületama inverteri pinget.

Türistori muunduri üleminek alaldi režiimilt inverterrežiimile saavutatakse e polaarsuse muutmisega. jne. c) koormuse ja nurga α suurendamine üle π / 2 induktiivkoormusega.

Riis. 2. Anti-paralleellülitus klapirühmade sisselülitamiseks. UR1 — UR4 — tasandusreaktorid; RT — voolu piirav reaktor; CP — silumisreaktor.

Riis. 3. Mootorite ergutusmähiste ahelate pöördumatu TP skeem. Inversioonirežiimi tagamiseks on vajalik, et järgmisel sulguval türistoril oleks aega oma blokeerimisomadused taastada, kui sellel on negatiivne pinge, st nurga φ all (joonis 1, c).

Kui seda ei juhtu, võib sulguv türistor uuesti avaneda, kuna sellele rakendatakse päripinget. See põhjustab inverteri ümbermineku, kus tekib avariivool, nagu nt. jne. c) DC masinad ja trafo sobivad suunaga. Ümbermineku vältimiseks on tingimus vajalik

kus δ — türistori lukustusomaduste taastamise nurk; β = π — α See on inverteri pöördenurk.

Türistormuundurite toiteahelad, mis on ette nähtud mootorite armatuurahelate toiteks, on valmistatud nii pöördumatuna (üks türistoride alaldirühm) kui ka pööratavana (kaks alaldirühma). Türistormuundurite pöördumatud versioonid, mis tagavad ühesuunalise juhtivuse, võimaldavad töötada mootori ja generaatori režiimides ainult ühes mootori pöördemomendi suunas.

Momendi suuna muutmiseks on vaja kas muuta armatuuri voolu suunda välja voo konstandi suunaga või muuta välja voo suunda, säilitades samal ajal armatuuri voolu suuna.

Inverteerivatel türistormuunduritel on mitut tüüpi toiteahela skeeme. Kõige tavalisem on kahe klapirühma anti-paralleelühendusega skeem trafo ühe sekundaarmähisega (joonis 2). Sellist skeemi saab rakendada ilma eraldi trafota, toides türistori rühmi ühisest vahelduvvõrgust läbi RT reaktorite anoodvoolu piirajate. Üleminek reaktori versioonile vähendab oluliselt türistori muunduri suurust ja vähendab selle maksumust.

Mootoriväljade mähisahelate türistormuundurid on peamiselt valmistatud pöördumatu konstruktsiooniga. Joonisel fig. 3a on näidatud üks kasutatud alaldi lülitusahelatest. Ahel võimaldab varieerida mootori ergutusvoolu laias vahemikus. Voolu minimaalne väärtus tekib siis, kui türistorid T1 ja T2 on suletud, ja maksimaalne, kui need on avatud. Joonisel fig. 3, b, d näitavad türistorite kahe oleku alaldatud pinge muutuse olemust ja joonisel fig. 3, tingimusel, millal

Türistormuundurite inverteerimise juhtimismeetodid

Inverteerivate türistormuundurite puhul on klapigruppide juhtimiseks kaks peamist viisi - ühine ja eraldi. Kaasjuhtimine seevastu toimub järjepidevalt ja ebajärjekindlalt.

Koordineeritud juhtimisega, laskmise impulssidega türistorid rakendatakse kahele klapirühmale nii, et kahe rühma korrigeeritud pinge keskmised väärtused on üksteisega võrdsed. Seda pakutakse tingimusel

kus av ja ai — alaldi ja inverteri rühmade reguleerimisnurgad. Ebaühtlase juhtimise korral ületab inverterigrupi keskmine pinge alaldi grupi pinget. See saavutatakse tingimusel, et

Ühisjuhtimisega grupi pingete hetkväärtused ei ole alati üksteisega võrdsed, mille tulemusena türistori gruppidest ja trafo mähistest moodustatud suletud ahelas (või ahelates) kulgeb tasandusvool, mis piirab, milliseid tasandusreaktoreid. UR1-UR4 kuuluvad türistori muundurisse (vt joonis 1).

Reaktorid on ühendatud tasandusvooluahelaga, üks või kaks rühma kohta ja nende induktiivsus valitakse selliselt, et tasandusvool ei ületaks 10% nimikoormusvoolust. Kui voolu piiravad reaktorid on sisse lülitatud, kaks rühma kohta, küllastuvad need koormusvoolu voolamisel. Näiteks rühma B töötamise ajal on reaktorid UR1 ja UR2 küllastunud, samas kui reaktorid URZ ja UR4 jäävad küllastumata ja piiravad tasandusvoolu. Kui reaktorid on sisse lülitatud, üks rühma kohta (UR1 ja URZ), ei ole need kasuliku koormuse voolamisel küllastunud.

Ebaühtlase juhtimisega muundurid on väiksema reaktori mõõtmetega kui koordineeritud juhtimisega.Ebaühtlase juhtimise korral aga lubatud juhtimisnurkade vahemik väheneb, mis toob kaasa trafo kehvema kasutuse ja paigaldise võimsusteguri vähenemise.Samal ajal väheneb elektriseadme juhtimise ja kiiruse karakteristikute lineaarsus. sõita on rikutud. Tasandusvoolude täielikuks kõrvaldamiseks kasutatakse klapirühmade eraldi juhtimist.

Eraldi juhtimine seisneb selles, et juhtimpulsse rakendatakse ainult sellele rühmale, mis peaks hetkel töötama. Tühikäigurühma ventiilidele ei anta juhtimpulsse. Türistormuunduri töörežiimi muutmiseks kasutatakse spetsiaalset lülitusseadet, mis kui türistori muunduri vool on null, eemaldab esmalt juhtimpulsid eelmisest töörühmast ja seejärel pärast lühikest pausi (5- 10 ms), saadab juhtimpulsse teisele rühmale.

Eraldi juhtimisega ei ole vaja eraldiseisvate klapigruppide ahelasse kaasata tasandusreaktoreid, trafot saab täielikult kasutada, inverteri ümbermineku tõenäosus türistori muunduri tööaja vähenemise tõttu inverterrežiimis on vähenevad, vähenevad energiakaod ja vastavalt suureneb elektriajami kasutegur võrdsusvoolude puudumise tõttu. Eraldi juhtimine seab aga juhtimpulsse blokeerivate seadmete töökindlusele kõrged nõudmised.

Blokeerimisseadmete töö rike ja juhtimpulsside ilmumine mittetöötavale türistorirühmale põhjustavad türistori muunduris sisemise lühise, kuna rühmade vahelist tasandusvoolu piirab sel juhul ainult trafo reaktants mähised ja saavutab lubamatult suure väärtuse.