Bộ chuyển đổi van DC

Bộ biến đổi van DC được sử dụng để cấp nguồn cho cuộn dây kích từ và cuộn dây phần ứng của động cơ điện DC trong trường hợp cần có dải điều chỉnh tốc độ rộng và chất lượng cao của các chế độ nhất thời của truyền động điện.

Đối với những người dùng này, mạch nguồn của bộ chuyển đổi van có thể là: không hoặc cầu, một pha hoặc ba pha. Việc lựa chọn một hoặc một mạch chuyển đổi khác nên dựa trên:

• cung cấp kích thích cho phép trong đường cong điện áp chỉnh lưu,

• hạn chế số lượng và cường độ của sóng hài cao hơn Điện áp xoay chiều,

• sử dụng nhiều máy biến áp.

Ai cũng biết rằng điện áp bộ chuyển đổi được chỉnh lưu xung tạo ra một dòng điện dao động trong động cơ làm xáo trộn quá trình chuyển mạch bình thường của động cơ. Ngoài ra, các gợn sóng điện áp gây ra tổn thất bổ sung trong động cơ, dẫn đến nhu cầu đánh giá quá cao công suất của nó.

Cải thiện chuyển mạch và giảm tổn thất trong động cơ điện có thể đạt được bằng cách tăng số pha của bộ chỉnh lưu hoặc bằng cách đưa vào một điện cảm làm mịn hoặc bằng cách cải thiện thiết kế của động cơ.

Nếu bộ chuyển đổi được thiết kế để cung cấp điện cảm thấp cho mạch phần ứng của động cơ, thì các mạch nguồn hợp lý nhất của nó là ba pha: ba pha không kép với một cuộn kháng đột biến, cầu (Hình 1).

Cơm. 1. Mạch cung cấp của bộ biến đổi thyristor ba pha: a — ba pha không kép với cuộn kháng cân bằng, b — cầu

Để cấp nguồn cho cuộn dây trường động cơ điện một chiềuvới độ tự cảm đáng kể, các mạch nguồn của bộ chuyển đổi van có thể là cả ba pha không và cầu một pha hoặc ba pha (Hình 2).

Cơm. 2. Sơ đồ chỉnh lưu thyristor để cấp nguồn cho cuộn dây trường: a-ba pha không, b-cầu một pha, c-mặt đường bán điều khiển ba pha

Trong số các mạch chỉnh lưu ba pha, phổ biến nhất là cầu ba pha (Hình 1, b). Ưu điểm của sơ đồ chỉnh lưu này là: sử dụng nhiều máy biến áp ba pha phù hợp, giá trị nhỏ nhất của điện áp ngược của van.

Đối với truyền động điện công suất cao, việc giảm gợn điện áp chỉnh lưu đạt được bằng cách kết nối các cầu chỉnh lưu song song hoặc nối tiếp. Trong trường hợp này, các cầu chỉnh lưu được cấp nguồn bằng một máy biến áp ba cuộn dây hoặc hai máy biến áp hai cuộn dây.

Trong trường hợp đầu tiên, cuộn sơ cấp của máy biến áp được kết nối "sao" và cuộn thứ cấp - ở "sao", cuộn kia - ở "tam giác".Trong trường hợp thứ hai, một trong các máy biến áp được kết nối theo sơ đồ "sao-sao" và thứ hai - theo sơ đồ "sao tam giác".

Do cuộn dây sơ cấp hoặc thứ cấp của máy biến áp có sơ đồ đấu nối khác nhau nên điện áp chỉnh lưu trên một cầu sẽ có dạng sóng lệch pha một góc so với dạng sóng điện áp chỉnh lưu trên cầu kia. Do đó, tổng điện áp chỉnh lưu phần ứng của động cơ sẽ có các gợn sóng, tần số của sóng này cao gấp 2 lần tần số sóng của mỗi cầu. song song với các cầu nối được thực hiện nhờ lò phản ứng làm mịn. Khi các cầu chỉnh lưu được mắc nối tiếp, mạch hoạt động theo cách tương tự.

Để giảm số lượng van có thể điều khiển, các mạch cầu đơn hoặc bán điều chỉnh được sử dụng để hiệu chỉnh. Trong trường hợp này, một nửa cầu, ví dụ, nhóm cực âm, được kiểm soát và nửa cực dương không được kiểm soát, tức là được lắp ráp trên điốt (xem Hình 2, c).

Tất cả các mạch nguồn của bộ chuyển đổi ở trên đều không thể đảo ngược, vì chúng đảm bảo dòng điện trong tải chỉ theo một hướng. Việc chuyển đổi từ mạch không thể đảo ngược sang mạch đảo ngược có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ đảo ngược tiếp điểm hoặc bằng cách cài đặt hai bộ chỉnh lưu. Các bộ chỉnh lưu như vậy được chế tạo theo sơ đồ chống song song (Hình 3) hoặc chéo (Hình 4).

Trong mạch chống song song, cả hai cầu U1 và U2 (xem Hình 3) đều được cấp điện từ cuộn dây chung của máy biến áp và được nối đối diện và song song với nhau. Trong mạch phân tần, mỗi cầu được cấp nguồn bởi một cuộn dây và phân tần riêng được nối với tải.

Cơm.3. Sơ đồ bộ biến đổi đấu nối chống song song

Cơm. 4. Sơ đồ đấu chéo các bộ biến đổi

Việc điều khiển các van cầu của bộ biến đổi đảo chiều hai thành phần có thể riêng biệt hoặc chung. Trong điều khiển riêng biệt, các xung điều khiển được cung cấp cho các van của cầu chỉ đang hoạt động và cung cấp hướng dòng điện mong muốn trong mạch tải. Đồng thời, các van trên cây cầu khác bị khóa.

Trong điều khiển chung, các xung điều khiển được cung cấp đồng thời cho các van của cả hai cầu, bất kể hướng của dòng điện trong tải. Do đó, với điều khiển này, một trong các cầu hoạt động ở chế độ chỉnh lưu và cầu kia được chuẩn bị cho chế độ biến tần. Mặt khác, đồng quản trị có thể nhất quán và không nhất quán.

Trong điều khiển phối hợp, các xung điều khiển được cung cấp cho các van của cả hai cầu, sao cho các giá trị trung bình của điện áp đã hiệu chỉnh y của cầu sau bằng nhau. Trong trường hợp điều khiển không nhất quán, điện áp chỉnh lưu trung bình của cầu hoạt động ở chế độ biến tần (nhóm van biến tần) cần phải vượt quá điện áp của cầu hoạt động ở chế độ chỉnh lưu (nhóm van chỉnh lưu).

Hoạt động của các mạch đảo ngược với điều khiển chung được đặc trưng bởi sự hiện diện của dòng điện cân bằng trong một vòng kín được hình thành bởi các van nhóm và cuộn dây của máy biến áp, xuất hiện do sự không đồng đều của các giá trị tức thời của tất cả các điện áp nhóm. thời gian. Để hạn chế vấn đề sau, các cuộn cảm cân bằng L1 — L4 được đưa vào mạch (xem Hình 3).

Ưu điểm của điều khiển phối hợp chung là đơn giản, sẵn sàng chuyển từ chế độ này sang chế độ khác, đặc tính tĩnh rõ ràng, không có chế độ dòng điện gián đoạn ngay cả khi tải thấp. Tuy nhiên, với điều khiển này, dòng điện cân bằng lớn chạy trong mạch.

Xích có điều khiển không khớp có kích thước cuộn cảm nhỏ hơn so với điều khiển khớp. Tuy nhiên, với cách điều khiển như vậy, phạm vi góc điều khiển cho phép giảm xuống, dẫn đến việc sử dụng không đúng mức máy biến áp và giảm hệ số công suất.

Những nhược điểm trên không có mạch chuyển đổi với một điều khiển riêng biệt. Phương pháp điều khiển này loại bỏ hoàn toàn dòng điện cân bằng, vì trong trường hợp này, việc cung cấp các xung điều khiển chỉ được thực hiện cho một nhóm van đang hoạt động. Do đó, không cần phải cân bằng cuộn cảm và nói chung là công suất máy biến áp, vì nhóm chỉnh lưu có thể được mở với giá trị bằng không của góc điều chỉnh.