Convertitori per valvole CC

I convertitori CC a valvole vengono utilizzati per alimentare gli avvolgimenti di campo e di armatura dei motori elettrici CC nel caso in cui sia richiesta un'ampia gamma di regolazione della velocità e un'elevata qualità delle modalità transitorie dell'azionamento elettrico.

Per queste utenze i circuiti di potenza dei convertitori di valvole possono essere: zero o bridge, monofase o trifase. La scelta di uno o di un altro circuito convertitore dovrebbe essere basata su:

• fornire un'eccitazione ammissibile nella curva di tensione rettificata,

• limitare il numero e l'entità delle armoniche superiori Tensione alternata,

• uso elevato del trasformatore di potenza.

È noto che la tensione pulsante raddrizzata del convertitore crea una corrente pulsante nel motore che disturba la normale commutazione del motore. Inoltre, le ondulazioni di tensione causano ulteriori perdite nel motore, il che porta alla necessità di sovrastimare la sua potenza.

Il miglioramento della commutazione e la riduzione delle perdite nel motore elettrico possono essere ottenuti aumentando il numero di fasi del raddrizzatore, o introducendo un'induttanza livellante, o migliorando il design del motore.

Se il convertitore è progettato per alimentare il circuito di armatura del motore a bassa induttanza, i suoi circuiti di potenza più razionali sono trifase: doppio zero trifase con reattore di sovratensione, ponte (Fig. 1).

Riso. 1. Circuiti di alimentazione dei convertitori a tiristori trifase: a - doppio zero trifase con reattore di equalizzazione, b - ponte

Per alimentare bobine di campo Motori a corrente continuacon induttanza significativa, i circuiti di potenza dei convertitori di valvole possono essere sia zero trifase che monofase o trifase a ponte (Fig. 2).

Riso. 2. Schemi dei raddrizzatori a tiristori per l'alimentazione degli avvolgimenti di campo: a-trifase zero, b-ponte monofase, c-trifase pavimentazione semicontrollata

Dei circuiti raddrizzatori trifase, il più diffuso è il ponte trifase (Fig. 1, b). I vantaggi di questo schema di rettifica sono: elevato utilizzo del trasformatore trifase di adattamento, valore minimo della tensione inversa delle valvole.

Per azionamenti elettrici ad alta potenza, la riduzione del ripple di tensione rettificato si ottiene collegando ponti raddrizzatori in parallelo o in serie. In questo caso, i ponti raddrizzatori sono alimentati o da un trasformatore a tre avvolgimenti o da due trasformatori a due avvolgimenti.

Nel primo caso, l'avvolgimento primario del trasformatore è collegato a "stella", e il secondario - a "stella", l'altro - a "triangolo".Nel secondo caso, uno dei trasformatori è collegato secondo lo schema "stella-stella" e il secondo secondo lo schema "stella delta".

A causa del fatto che gli avvolgimenti primari o secondari dei trasformatori hanno schemi di connessione diversi, la tensione raddrizzata su un ponte avrà forme d'onda sfasate ad angolo rispetto alle forme d'onda della tensione raddrizzata sull'altro ponte. Di conseguenza, la tensione raddrizzata totale dell'armatura del motore avrà delle increspature, la cui frequenza è 2 volte superiore alla frequenza delle onde di ciascun ponte L'equazione dei valori istantanei delle tensioni raddrizzate in parallelo con i ponti collegati viene effettuato da un reattore di livellamento. Quando i ponti raddrizzatori sono collegati in serie, il circuito funziona in modo simile.

Per ridurre il numero di valvole controllabili, per la correzione vengono utilizzati circuiti semiregolati oa ponte singolo. In questo caso, la metà del ponte, ad esempio il gruppo catodico, è controllata e la metà dell'anodo non è controllata, ad es. assemblato su diodi (vedi Fig. 2, c).

Tutti i suddetti circuiti di potenza del convertitore sono irreversibili, poiché assicurano il flusso di corrente nel carico in una sola direzione. Il passaggio da un circuito irreversibile a uno reversibile può essere effettuato utilizzando un invertitore di contatto o installando due gruppi di raddrizzatori. Tali raddrizzatori sono realizzati in schemi antiparalleli (Fig. 3) o incrociati (Fig. 4).

In un circuito antiparallelo, entrambi i ponti U1 e U2 (vedi Fig. 3) sono alimentati dall'avvolgimento comune del trasformatore e sono collegati l'uno di fronte all'altro e in parallelo. In un circuito crossover, ciascun ponte è alimentato da una bobina separata e da un crossover collegato al carico.

Riso.3. Schema dei convertitori di collegamento antiparallelo

Riso. 4. Schema di interconnessione dei convertitori

Il comando delle valvole a ponte dei convertitori reversibili bicomponente può essere separato o congiunto. Nel controllo separato, gli impulsi di controllo vengono forniti alle valvole del solo ponte che è attualmente in funzione e fornisce la direzione desiderata della corrente nel circuito di carico. Allo stesso tempo, le valvole sull'altro ponte sono bloccate.

Nel controllo congiunto, gli impulsi di controllo vengono forniti simultaneamente alle valvole di entrambi i ponti, indipendentemente dalla direzione della corrente nel carico. Pertanto, con questo controllo, uno dei ponti lavora in raddrizzatore e l'altro è predisposto per la modalità inverter. La co-governance, d'altra parte, può essere coerente e incoerente.

Nel controllo coordinato, gli impulsi di controllo vengono forniti alle valvole di entrambi i ponti, in modo che i valori medi della tensione corretta y quest'ultimo fossero uguali. In caso di regolazione incoerente, è necessario che la tensione media raddrizzata del ponte funzionante in modalità inverter (gruppo valvola inverter) superi la tensione del ponte funzionante in modalità raddrizzatore (gruppo valvola raddrizzatore).

Il funzionamento dei circuiti reversibili a comando congiunto è caratterizzato dalla presenza di una corrente di equalizzazione in un anello chiuso formato dalle valvole di gruppo e dagli avvolgimenti del trasformatore, che appare a causa della disuguaglianza dei valori istantanei delle tensioni di gruppo tutte il tempo. Per limitare quest'ultimo, nei circuiti vengono introdotte le bobine di equalizzazione L1 - L4 (vedi Fig. 3).

I vantaggi del controllo coordinato congiunto sono semplicità, prontezza a passare da una modalità all'altra, caratteristiche statiche inequivocabili, assenza di modalità corrente intermittente anche a bassi carichi. Tuttavia, con questo controllo, nel circuito scorrono grandi correnti di equalizzazione.

Le catene con controllo impareggiabile hanno dimensioni dello strozzatore inferiori rispetto al controllo abbinato. Tuttavia, con tale controllo, la gamma di angoli di controllo consentiti diminuisce, il che porta a un sottoutilizzo del trasformatore e a una diminuzione del fattore di potenza.

Gli svantaggi di cui sopra sono privati ​​\u200b\u200bdel circuito convertitore con un controllo separato. Questo metodo di controllo elimina completamente le correnti di equalizzazione, poiché in questo caso la fornitura di impulsi di controllo viene effettuata solo per un gruppo di lavoro di valvole. Non è quindi necessario equalizzare le strozzature e in generale la potenza del trasformatore, in quanto il gruppo raddrizzatore può essere aperto con il valore zero dell'angolo di regolazione.