DC ventilski pretvorniki

Ventilni enosmerni pretvorniki se uporabljajo za napajanje polja in armaturnih navitij enosmernih elektromotorjev v primeru, da je potreben širok razpon regulacije hitrosti in visoka kakovost prehodnih načinov električnega pogona.

Za te uporabnike so napajalni tokokrogi ventilskih pretvornikov lahko: ničelni ali mostični, enofazni ali trifazni. Izbira enega ali drugega vezja pretvornika mora temeljiti na:

• zagotavljanje dopustnega vzbujanja v krivulji popravljene napetosti,

• omejitev števila in velikosti višjih harmonikov izmenične napetosti,

• velika uporaba močnostnega transformatorja.

Dobro je znano, da pulzirajoča popravljena napetost pretvornika ustvarja pulzirajoč tok v motorju, ki moti normalno komutacijo motorja. Poleg tega valovi napetosti povzročajo dodatne izgube v motorju, kar vodi do potrebe po precenjevanju njegove moči.

Izboljšanje komutacije in zmanjšanje izgub v elektromotorju lahko dosežemo bodisi s povečanjem števila faz usmernika bodisi z uvedbo gladilne induktivnosti bodisi z izboljšavo konstrukcije motorja.

Če je pretvornik zasnovan za napajanje armaturnega vezja motorja z nizko induktivnostjo, so njegovi najbolj racionalni napajalni tokokrogi trifazni: dvojna trifazna ničla s prenapetostnim reaktorjem, most (slika 1).

riž. 1. Napajalna vezja trifaznih tiristorskih pretvornikov: a - dvojna trifazna ničla z izravnalnim reaktorjem, b - most

Za napajanje magnetnih tuljav DC motorjis pomembno induktivnostjo so močnostni tokokrogi ventilskih pretvornikov lahko trifazni ničelni in mostni enofazni ali trifazni (slika 2).

riž. 2. Sheme tiristorskih usmernikov za napajanje poljskih navitij: a-trifazni ničelni, b-enofazni most, c-trifazni polkontrolirani pločnik

Od trifaznih usmerniških vezij je najbolj razširjen trifazni most (slika 1, b). Prednosti te rektifikacijske sheme so: visoka uporaba ujemajočega trifaznega transformatorja, najmanjša vrednost povratne napetosti ventilov.

Pri močnostnih električnih pogonih zmanjšanje valovanja usmerjene napetosti dosežemo z vzporedno ali zaporedno vezavo usmerniških mostov. V tem primeru se usmerniški mostovi napajajo z enim transformatorjem s tremi navitji ali z dvema transformatorjema z dvema navitjema.

V prvem primeru je primarno navitje transformatorja povezano v "zvezdo", sekundarno - v "zvezdo", drugo - v "delta".V drugem primeru je eden od transformatorjev priključen po shemi "zvezda-zvezda", drugi pa po shemi "delta-zvezda".

Zaradi dejstva, da imata primarno ali sekundarno navitje transformatorjev različne povezovalne sheme, bo imela popravljena napetost na enem mostu valovne oblike, ki niso v fazi pod kotom glede na popravljene napetostne valovne oblike na drugem mostu. Posledično bo imela skupna popravljena napetost armature motorja valovanje, katerega frekvenca je 2-krat večja od frekvence valov vsakega mostu.Enačba trenutnih vrednosti popravljenih napetosti vzporedno s povezanimi mostovi se izvaja z gladilnim reaktorjem. Ko so usmerniški mostovi zaporedno povezani, vezje deluje na podoben način.

Za zmanjšanje števila krmiljenih ventilov se za korekcijo uporabljajo polregulirani ali enomostni tokokrogi. V tem primeru je polovica mostu, na primer katodna skupina, krmiljena, anodna polovica pa je nekontrolirana, tj. sestavljen na diodah (glej sliko 2, c).

Vsa zgoraj navedena napajalna vezja pretvornika so nepovratna, saj zagotavljajo pretok toka v obremenitvi samo v eno smer. Prehod iz ireverzibilnega v reverzibilno vezje se lahko izvede z uporabo kontaktnega reverzerja ali z namestitvijo dveh sklopov usmernikov. Takšni usmerniki so izdelani v anti-vzporedni (slika 3) ali križni (slika 4) shemi.

V protivzporednem vezju se oba mostova U1 in U2 (glej sliko 3) napajata iz skupnega navitja transformatorja in sta povezana nasproti in vzporedno drug z drugim. V križnem vezju se vsak most napaja z ločeno tuljavo in križnico, ki je povezana z bremenom.

riž.3. Shema pretvornikov antiparalelne povezave

riž. 4. Diagram navzkrižne povezave pretvornikov

Krmiljenje premostitvenih ventilov dvokomponentnih reverzibilnih pretvornikov je lahko ločeno ali skupno. Pri ločenem krmiljenju se krmilni impulzi dovajajo samo na ventile tistega mostu, ki trenutno deluje in zagotavlja želeno smer toka v tokokrogu bremena. Hkrati so ventili na drugem mostu zaklenjeni.

Pri skupnem krmiljenju se krmilni impulzi dovajajo na ventile obeh mostov hkrati, ne glede na smer toka v bremenu. Zato pri tem krmiljenju eden od mostov deluje v usmerniškem načinu, drugi pa je pripravljen na inverterski način. Po drugi strani pa je soupravljanje lahko dosledno in nedosledno.

Pri usklajenem krmiljenju se krmilni impulzi dovajajo na ventile obeh mostov, tako da so bile povprečne vrednosti popravljene napetosti y slednjih enake. Pri nekonsistentnem krmiljenju je potrebno, da povprečna popravljena napetost mostička, ki deluje v inverterskem načinu (skupina inverterskih ventilov), presega napetost mostu, ki deluje v usmerniškem načinu (skupina usmerniških ventilov).

Za delovanje reverzibilnih vezij s skupnim krmiljenjem je značilna prisotnost izravnalnega toka v zaprti zanki, ki jo tvorijo skupinski ventili in navitja transformatorja, ki se pojavi zaradi neenakosti trenutnih vrednosti skupinskih napetosti vseh čas. Za omejitev slednjega so v tokokroge vstavljene izenačevalne dušilke L1 - L4 (glej sliko 3).

Prednosti skupnega usklajenega krmiljenja so enostavnost, pripravljenost za preklop iz enega načina v drugega, nedvoumne statične lastnosti, odsotnost prekinitvenega tokovnega načina tudi pri nizkih obremenitvah. Vendar s tem krmiljenjem v tokokrogu tečejo veliki izravnalni tokovi.

Verige z neusklajenim krmiljenjem imajo manjše velikosti dušilk kot z usklajenim krmiljenjem. Vendar pa se s takšnim krmiljenjem zmanjša obseg dovoljenih krmilnih kotov, kar vodi do premajhne izkoriščenosti transformatorja in zmanjšanja faktorja moči.

Zgornje pomanjkljivosti so prikrajšane za pretvorniško vezje z ločenim krmiljenjem. Ta način krmiljenja popolnoma odpravlja izravnalne tokove, saj se v tem primeru dovod krmilnih impulzov izvaja samo za delovno skupino ventilov. Zato ni potrebe po izenačevanju dušilk in na splošno moči transformatorja, saj se usmerniška skupina lahko odpre z ničelno vrednostjo nastavitvenega kota.