Збірник лекцій з ОПТ-ОПТ. Тема-6
Тема 6. Реверсивні вентильні перетворювачі
6.1. Попередні зауваження
Реверсивні вентильні перетворювачі (РВП) застосовують у тих випадках, коли потрібно забезпечити протікання струму в навантаженні в обох напрямках.
Оскільки тиристори мають односпрямовану провідність, реверсування струму в навантаженні здійснюється за рахунок використання двох протилежно включених вентильних комплектів, кожен з яких проводить струм в одному напрямку.
При цьому для отримання певної полярності та величини напруги на навантаженні один вентильний комплект переводиться в режим випрямлення роботи, а інший – в інверторний.
Схеми силових ланцюгів вентильних комплектів в РВП – це будь-які схеми нереверисивних вентильних перетворювачів, з урахуванням яких будуються керовані випрямлячі і ведені інвертори.
У цьому схеми силових ланцюгів обох вентильних комплектів у складі РВП, зазвичай, ідентичні.
Можливий варіант структурної схеми РВП наведено на рис. 6.1.
Мал. 6.1. Варіант структурної схеми реверсивного вентильного перетворювача
У складі схеми виділимо насамперед:
1) – вентильний комплект ВК, який ми умовно називатимемо прямим вентильним комплектом . Його тиристори включаються з кутом регулювання α імпульсами, що формуються системою управління СІФУ. Прямий ВК забезпечує протікання струму через навантаження зверху вниз - прямий струм навантаження;
2) - вентильний комплект ВК ', який ми також умовно називатимемо зворотним вентильним комплектом, забезпечує протікання струму через навантаження знизу вгору - зворотний струм навантаження. Тиристори цього комплекту включаються з кутом регулювання α 'імпульсами, що формуються системою управління СІФУ';
За способомуправління вентильними комплектами РВП поділяються на дві групи:
1) – РВП із спільним управлінням , коли отпирающие імпульси подаються на тиристори обох вентильних комплектів, залежно від цього, який їх нині проводить струм навантаження;
2) – РВП з роздільним управлінням , коли отпирающие імпульси надходять на тиристори лише вентильного комплекту, який у час проводить струм навантаження.
ОПТ. Реверсивні вентильні перетворювачі
Одночасно блокується можливість проходження імпульсів керування на тиристори іншого вентильного комплекту, тому вони знаходяться у вимкненому стані.
За способом харчування вентильних комплектів РВП поділяються також на дві групи:
1) – РВП з роздільним харчуванням вентильних комплектів, коли живильне напряже-
ня подається на кожен вентильний комплект, наприклад від своєї системи вторинних обмоток силового трансформатора;
2) – РВП із спільним харчуванням вентильних комплектів, коли живильне напряже-
ня подається на обидва вентильні комплекти від однієї і тієї ж системи вторинних обмоток силового трансформатора або безпосередньо від мережі живлення.
Як приклад на рис. 6.2 наведено структурну схему РВП із спільним управлінням та роздільним харчуванням вентильних комплектів.
Мал. 6.2. Структурна схема РВП із спільним керуванням та роздільним харчуванням вентильних комплектів
При спільному керуванні вентильними комплектами в РВП завжди утворюється внутрішній контур , яким протікає так званий зрівняльний струм (пунктирна лінія на рис. 6.2) навіть при відключеному навантаженні. Для обмеження величини цього струму використовують спеціальні зрівняльні реактори УР.
При радіальному харчуванні вентильнийкомплектів РВП містить лише один внутрішній контур, як і показано на рис. 6.2.
На рис. 6.3 як ще один приклад наведена структурна схема РВП із спільним керуванням та спільним харчуванням вентильних комплектів.
Мал. 6.3. Структурна схема РВП із спільним керуванням та спільним харчуванням вентильних комплектів
Застосування спільного живлення вентильних комплектів дозволяє використовувати конструктивно більш простий силовий трансформатор, що володіє кращими показниками.
Однак кількість зрівняльних реакторів при цьому збільшується вдвічі, оскільки в схемі РВП тепер є два внутрішні контури зі своїми зрівняльними струмами.
ОПТ. Реверсивні вентильні перетворювачі
Приклад структурної схеми РВП із роздільним управлінням вентильними комплектами наведено на рис. 6.4 (живлення вентильних комплектів у разі раціонально використовувати спільне).
Мал. 6.4. Структурна схема РВП з роздільним керуванням та спільним харчуванням вентильних комплектів
У даному випадку дозволено проходження імпульсів, що відпирають, на тиристори прямого вентильного комплекту ВК. Комплект, працюючи в режимі випрямлення, забезпечує протікання прчмого струму I d через навантаження.
Відмикаючі імпульси на тиристори зворотного вентильного комплекту ВК ' не надходять і він участі в роботі РВП не бере.
При відключеному зворотному вентильному комплекті ВК ' у схемі існує єдиний контур, по якому струм прямого комплекту, що працює, замикається через навантаження.
Внутрішні контури при роздільному управлінні не утворюються, а тому відпадає і потреба в зрівняльних реакторах, що обмежують проточні струми.
На закінчення відзначимо, що за будь-якогоспособі живлення вентельних комплектів і при будь-якому способі керування ними повинна забезпечуватися рівність середніх значень внутрішніх ЕРС вентильних комплектів:
При цьому рівність миттєвих значень внутрішніх ЕРС вентильних комплектів не може бути гарантовано, тобто в загальному випадку доводиться орієнтуватися на наявність нерівності типу
6.2. Реверсивні вентильні перетворювачі із спільним керуванням вентильними комплектами
6.2.1. Стурктурний аналіз схеми силових ланцюгів
Розглянемо як приклад варіант схеми РВП, наведений на рис. 6.5 при наступних спрощуючих припущеннях:
1) – у вентильних комплектах випонованих за трифазною бруківкою схемою, використовуються ідеальні тиристори;
2) – спільне харчування вентильних комплектів здійснюється від ідеальної мережі живлення.
ОПТ. Реверсивні вентильні перетворювачі
3) – контур навантаження розімкнуто.
Мал. 6.5. Структурна схема РВП із спільним управлінням та живленням вентильних комплектів, виконаних за трифазною мостовою схемою
При прийнятих вище припущеннях вентильний комплект, виконаний за трифазною бруківкою, формально можна розглядати як послідовне з'єднання двох груп тиристорів - катодної та анодної.
З огляду на дану обставину повну схему, наведену на рис. 6.5, можна подати у “згорнутому” вигляді, як це показано на рис. 6.6.
Мал. 6.6. Структурна схема РВП із спільним управлінням та живленням вентильних комплектів у “згорнутому” вигляді
1) - e dα (K) - внутрішня ЕРС, сформована тиристорами VT 1, VT 3 і VT 5 катодної групи прямого комплекту при куті регулювання α;
2) - e dα (А) - внутрішня ЕРС, сформована тиристорами VT 2 , VT 4 і VT 6 анодноїгрупи прямого комплекту при куті регулювання α;
3) – e dα ( K ) ' – внутрішня ЕРС, сформована тиристорами VT 1 ', VT 3 ' і VT 5 ' катодної групи зворотного комплекту при куті регулювання α';
ОПТ. Реверсивні вентильні перетворювачі
4) - e dα (А) - внутрішня ЕРС, сформована тиристорами VT 2, VT 4 і VT 6 анодної групи зворотного комплекту при вугіллі регулювання α.
При ідеальній мережі живлення структурну схему на рис. 6.6 можна подати у більш наочному вигляді, як це показано на рис. 6.7.
Мал. 6.7. Варіант структурної схеми РВП із спільним управлінням та живленням вентильних комплектів у “згорнутому” вигляді
В даному випадку схема представлена у вигляді двох незалежних контурів. Оскільки електромагнітні процеси у цих контурах у принципі ідентичні, достатньо буде розглянути їх на прикладі одного контуру.
Виберемо для прикладу верхній контур, помістивши окремо на рис. 6.8.
Мал. 6.8. Варіант структурної схеми РВП із спільним управлінням вентильними комплектами
З формального погляду схему на рис. 6.8 у свою чергу можна розглядати як якийсь самостійний РВП зі своїми вентильними комплектами, що формують власні внутрішні ЕРС е ВК і е ВК для прямого і зворотного комплекту, відповідно.
Умова узгодження законів управління.
Внутрішні ЕРС вентильних комплектів є сумами з двох складових – це постійна складова (середнє значення) та змінна складова:
ОПТ. Реверсивні вентильні перетворювачі