Перетворювачі, що відносяться до цієї групи, можуть бути керованими і некерованими. Найбільш поширеними керованими вентилями є тиристори. а некерованими # 150; напівпровідникові діоди.
Залежно від типу джерела змінного струму розрізняють однофазні та трифазні перетворювачі (при паралельному з'єднанні # 150; багатофазні).
Основними параметрами перетворювальної схеми є число можливих напрямків струму і число пульсацій.
Залежно від того, чи проходить струм в вентильной обмотці перетворювального трансформатора тільки в одному напрямку або в тому і в іншому напрямку, розрізняють односпрямовані і двонаправлені схеми.
число пульсацій # 150; це відношення частоти нижчої гармоніки напруги в пульсуючому напрузі на стороні постійного струму перетворювача до частоти напруги на стороні змінного струму.
Схемне виконання перетворювачів з природною комутацією характеризується так званими комутаційними групами. Комутаційна група містить всі вентилі, які в нормальних робочих умовах коммутируют між собою незалежно від вентилів інших груп. Даний перетворювач може мати кілька комутаційних груп, які можуть з'єднуватися паралельно або послідовно.
1. Однофазні перетворювачі
Рис.1. Однофазна, односпрямована, однопульсная схема (1Ф1Н1П)
Рис.2. Однофазна, односпрямована, двухпульсная схема (1Ф1Н2П)
Рис.3. Однофазна, двунаправленная, двухпульсная схема (1Ф2Н2П)
У схемах рис.1 # 150; 3 можуть використовуватися або некеровані напівпровідникові діоди (), або керовані # 150; тиристори (). Керовані перетворювачі, виконані за схемами рис.2 # 150; 3, при відсутності шунтуючих діодів можуть працювати і в інверторному режимі [1].
Рис.4. Схема типу 3Ф1Н3П
Вентилі в схемі рис.4 (3Ф1Н3П) (або) утворюють єдину комутаційну групу. Змінюючи число мережевих і вентильних обмоток перетворювального трансформатора, можна отримати кілька варіантів схеми. Наприклад, збільшуючи число вентильних обмоток перетворювального трансформатора (схема рис. 5) до шести і об'єднуючи нульові точки, можна збільшити число фаз на стороні вентильних обмоток і, отже, шляхом такого розвитку схеми, показаної на рис.4, збільшити число пульсацій перетворювача. Отримаємо шестіпульсний еквівалент схеми, показаної на рис.4, з двома комутаційними групами.
2. Деякі типові схеми трифазних перетворювачів
Рис.5. Схема типу 3Ф1Н6П
На рис.5 показано паралельне з'єднання двох різних комутаційних груп I і II. Це шестіпульсний еквівалент схеми, показаної на рис.4.
Рис.6. Трифазна двунаправленная шестіпульсная схема # 150; 3Ф2Н6П
На рис.6 показана схема 3Ф2Н6П, відома під назвою трифазної мостової схеми (схема Ларіонова). У цій схемі також є дві комутаційні групи I і II, з'єднані послідовно. Вихідна напруга перетворювача дорівнює сумі вихідних напруг обох комутаційних груп. Керовані перетворювачі без шунтуючих діодів можуть працювати і в інверторному режимі.
Рис.7. Схема двох зустрічно-паралельно з'єднаних перетворювачів, що забезпечує роботу двигуна в чотирьох квадрантах
На рис.7 показана схема, часто застосовується в електроприводі. Дві послідовно з'єднані комутаційні групи з'єднуються зустрічно # 150; паралельно через зрівняльні реактори. Таким способом на боці постійного струму може бути отримано напруга будь-якої полярності і при будь-якому напрямку струму. Для правильної роботи схеми необхідно, щоб по контуру, складеним з двох перетворювачів, не проходив занадто великий постійний струм, який міг би викликати пошкодження обладнання (так званий зрівняльний струм). Зрівняльний струм не може бути відрегульований за допомогою пофазного управління перетворювачами. Схема придатна також і для отримання напруги змінної частоти за допомогою періодичної зміни кутів включення вентилів перетворювачів.
Зауваження. Представлений тут принцип (рис.7) може бути застосований також до перетворювачів з іншими схемами з'єднань: це веде до виникнення значного числа додаткових варіантів.
3. Схеми тиристорних реверсивних двухполуперіодних перетворювачів з живленням від однофазної мережі (1Ф2Н2П)
Рис.8. Реверсивні однофазні системи електроприводу: а, б, в # 150; перетворювачі з трьохобмоткову согласующим трансформатором; г, д # 150; перетворювачі прямого включення в мережу
На рис.8, а показана схема, побудована по диференціальному принципу і містить чотири тиристора. При одному напрямку струму в навантаженні в один напівперіод напруги живлення відкритий тиристор, а в іншій напівперіод # 150; тиристор, тиристори й закриті. При реверсі стан тиристорів змінюється на протилежне. В даній схемі напруга, наводимое у вторинній обмотці трансформатора, повністю прикладається до закритих тиристорам.
Відмінною особливістю схеми на рис.8, б є наявність лише двох тиристорів, що значно спрощує схему управління тиристорами. Обидва тиристора в цій схемі включені в діагональ мостів і, складених з діодів. У цій схемі тиристори захищені від впливу зворотної напруги діодами випрямляча. При одному напрямку струму в навантаженні в перший напівперіод напруги відкритий тиристор, і струм замикається по ланцюгу. У другій напівперіод напруги живлення відкритий тиристор і ток замикається по ланцюгу. При іншому напрямку струму в навантаженні ланцюг складається з і відповідно.
У схемі на рисунку 8, в напрямок струму в навантаженні забезпечується своїм індивідуальним мостовим випрямлячем і. В даній схемі не потрібні додаткові заходи щодо закриття тиристорів, тому вона є універсальною.
Для схеми рис.8, г одному напрямку струму в навантаженні відповідає відкритий стан тиристорів і, що утворюють одне плече. Для зміни напрямку струму в навантаженні стан плечей необхідно змінити на протилежне.
Тиристорний перетворювач, показаний на рис.8, д, має вісім тиристорів і по системі управління еквівалентний тиристорному перетворювача на рис.8, в. При одному напрямку струму в навантаженні відкриті тиристори і в один напівперіод мережевої напруги, і, # 150; в інший напівперіод, при реверсі відповідно і, і.
У всіх схемах реверсивних тиристорних електроприводів при роботі однієї групи тиристорів в випрямному режимі інша група знаходиться в готовності до інверторному режиму. Застосовуються два основні методи управління вентильними групами: метод спільного і метод роздільного управління. Спільне управління доцільно застосовувати для високоточних приводів. Роздільне управління доцільно застосовувати в тих випадках, коли допустимо «мертве» час порядку 5x10 мс.
4. Схеми тиристорних реверсивних трифазних нульових перетворювачів
Для реверсивних швидкодіючих регульованих електроприводів постійного струму використовуються двухкомплектной вентильніперетворювачі, варіанти яких наведено на рис.9, 10 [1,2].
Рис.9. Реверсивні системи електроприводу: а - нульова схема перетворювача з однієї вторинної обмоткою трансформатора; б, в # 150; нульові схеми перетворювачів з двома комплектами вторинних обмоток, б # 150; трехпульсная, в шестіпульсная
Рис.10. Схеми тиристорних реверсивних трифазних мостових перетворювачів: а - зустрічно-паралельна схема мостового перетворювача (замість трансформатора можуть бути реактори); б - схема перетворювача з двома однаковими комплектами вторинних обмоток трансформатора
У схемі рис.9, а вторинні обмотки трансформатора живлять дві групи тиристорів. При одному напрямку струму в навантаженні група тиристорів, наприклад тиристори, працює в випрямному режимі, а інша група - тиристори # 150; в інверторному режимі. При необхідності зміни напрямку струму в навантаженні потрібно змінити режим роботи кожної групи.
Відмінною рисою реверсивного перетворювача, показаного на рис.9, б, є наявність двох груп вторинних обмоток вентильного трансформатора. У цьому перетворювачі так само, як і в попередньому, одна група тиристорів працює в випрямному режимі, а інша # 150; в інверторному.
Відмінною рисою реверсивного перетворювача на рис.9, в є збільшення числа пульсацій за рахунок спеціального включення вторинних обмоток трансформатора Т.
На рис.10, а представлена зустрічно-паралельна схема трифазного перетворювача, що забезпечує роботу приводу постійного струму в чотирьох квадрантах. Часто цю схему застосовують без трансформатора на вході або з одним трансформатором на кілька перетворювачів.
Відмінною рисою реверсивного перетворювача на рис.10, б є наявність двох груп вторинних обмоток і вентильного трансформатора.
Між двома групами тиристорів в розглянутих реверсивних схемах під дією різниці миттєвих значень напруги може протікати струм, минаючи ланцюг навантаження, який називають зрівняльним струмом. Зрівняльний струм створює додаткові втрати в тиристорах і обмотках трансформатора і, в деяких випадках при перехідних режимах може вивести перетворювач з ладу. Для обмеження зрівняльного струму включаються додаткові платформи дроселі.
Для зменшення пульсацій випрямленого струму, поліпшення динамічних і енергетичних характеристик знаходять велике поширення багатофазні перетворювачі. Збільшення фазності випрямлення досягається за допомогою послідовного включення двох і більше трифазних мостових перетворювачів зі зсунутими по фазі анодними характеристиками.
- Руденко В.С. Сенько В.І. Чиженко І.М. Основи перетворювальної техніки. # 150; М. Вища. шк. 1980. # 150; 424 с.
- Каганов І.Л. Промислова електроніка. # 150; М. Вища. шк. 1968. Наступні # 150; 560 с.
- У чому полягає різниця односпрямовані і двонаправлені схеми?
- Що таке «число пульсацій» в випрямних схемах?
- Визначити число пульсацій для схем рис.1 # 150; 6.
- В чому полягає призначення двухкомплектной вентильних перетворювачів?
- У яких квадрантах працюють схеми:
з двухкомплектной вентильним перетворювачем;
з однокомплектной без буферного діода і з ним?
НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру