DC-klepomvormers

Klep-DC-converters worden gebruikt om de veld- en ankerwikkelingen van DC-elektromotoren aan te drijven wanneer een breed scala aan snelheidsregeling en hoge kwaliteit van de transiënte modi van de elektrische aandrijving vereist zijn.

Voor deze gebruikers kunnen de stroomcircuits van klepomvormers zijn: nul of brug, enkelfasig of driefasig. De keuze van een of ander convertorcircuit moet gebaseerd zijn op:

• het leveren van toegestane excitatie in de gelijkgerichte spanningscurve,

• beperking van het aantal en de grootte van hogere harmonischen Wisselspanning,

• hoog gebruik van transformator.

Het is bekend dat de pulserende gelijkgerichte omzetterspanning een pulserende stroom in de motor veroorzaakt die de normale commutatie van de motor verstoort. Bovendien veroorzaken spanningsrimpels extra verliezen in de motor, wat ertoe leidt dat het vermogen ervan moet worden overschat.

Verbetering van commutatie en vermindering van verliezen in de elektromotor kan worden bereikt door het aantal fasen van de gelijkrichter te vergroten, of door een afvlakkende inductantie te introduceren, of door het ontwerp van de motor te verbeteren.

Als de omvormer is ontworpen om het ankercircuit van de motor met lage inductantie te voeden, zijn de meest rationele stroomcircuits driefasig: dubbele driefasige nul met een overspanningsreactor, brug (fig. 1).

Rijst. 1. Voedingscircuits van driefasige thyristoromvormers: a - dubbele driefasige nul met vereffeningsreactor, b - brug

Voor het aandrijven van veldspoelen DC-motorenmet aanzienlijke inductantie kunnen de stroomcircuits van klepomvormers zowel driefasig nul zijn als brug enkelfasig of driefasig (fig. 2).

Rijst. 2. Schema's van thyristorgelijkrichters voor het voeden van de veldwikkelingen: a-driefasige nul, b-enkelfasige brug, c-driefasige semi-gecontroleerde bestrating

Van de driefasige gelijkrichtercircuits is de driefasige brug de meest voorkomende (figuur 1, b). De voordelen van dit rectificatieschema zijn: veel gebruik van bijpassende driefasige transformator, de kleinste waarde van de sperspanning van de kleppen.

Voor krachtige elektrische aandrijvingen wordt de reductie van de gelijkgerichte spanningsrimpel bereikt door gelijkrichterbruggen parallel of in serie te schakelen. In dit geval worden de gelijkrichterbruggen gevoed door een transformator met drie wikkelingen of door twee transformatoren met twee wikkelingen.

In het eerste geval is de primaire wikkeling van de transformator "ster" aangesloten, en de secundaire - in de "ster", de andere - in de "delta".In het tweede geval is een van de transformatoren aangesloten volgens het "ster-ster" -schema en de tweede - volgens het "delta-ster" -schema.

Vanwege het feit dat de primaire of secundaire wikkelingen van de transformatoren verschillende aansluitschema's hebben, zal de gelijkgerichte spanning op de ene brug golfvormen hebben die uit fase zijn in een hoek met de gelijkgerichte spanningsgolfvormen op de andere brug. Dientengevolge zal de totale gelijkgerichte spanning van het anker van de motor rimpelingen hebben, waarvan de frequentie 2 keer hoger is dan de frequentie van de golven van elke brug.De vergelijking van de momentane waarden van de gelijkgerichte spanningen parallel aan de verbonden bruggen wordt uitgevoerd door een afvlakreactor. Wanneer gelijkrichterbruggen in serie worden geschakeld, werkt de schakeling op een vergelijkbare manier.

Om het aantal regelbare kleppen te verminderen, worden semi-gereguleerde of enkele brugcircuits gebruikt voor correctie. In dit geval wordt de helft van de brug, bijvoorbeeld de kathodegroep, bestuurd en de anodehelft is ongecontroleerd, d.w.z. gemonteerd op diodes (zie Fig. 2, c).

Alle bovenstaande convertorstroomcircuits zijn onomkeerbaar, omdat ze ervoor zorgen dat de stroom in de belasting slechts in één richting stroomt. De overgang van een onomkeerbaar naar een omkeerbaar circuit kan worden gedaan door een contactomkeerinrichting te gebruiken of door twee sets gelijkrichters te installeren. Dergelijke gelijkrichters zijn gemaakt in anti-parallelle (Fig. 3) of gekruiste (Fig. 4) schema's.

In een anti-parallelle schakeling worden beide bruggen U1 en U2 (zie figuur 3) gevoed vanuit de gemeenschappelijke wikkeling van de transformator en zijn ze tegenover en parallel aan elkaar geschakeld. In een crossover-circuit wordt elke brug aangedreven door een afzonderlijke spoel en crossover die op de belasting is aangesloten.

Rijst.3. Schema van anti-parallelle verbindingsomzetters

Rijst. 4. Schema van dwarsverbinding van omvormers

De aansturing van de overbruggingskleppen van tweecomponenten omkeerbare omvormers kan afzonderlijk of gezamenlijk zijn. Bij afzonderlijke besturing worden de stuurpulsen geleverd aan de kleppen van alleen de brug die momenteel in bedrijf is en zorgt voor de gewenste stroomrichting in het belastingscircuit. Tegelijkertijd zijn de kleppen op de andere brug vergrendeld.

Bij gezamenlijke besturing worden de stuurpulsen tegelijkertijd aan de kleppen van beide bruggen geleverd, ongeacht de richting van de stroom in de belasting. Daarom werkt met deze besturing een van de bruggen in gelijkrichter en de andere is voorbereid voor invertermodus. Co-governance daarentegen kan consistent en inconsistent zijn.

Bij gecoördineerde besturing worden stuurpulsen aan de kleppen van beide bruggen geleverd, zodat de gemiddelde waarden van de gecorrigeerde spanning en de laatste gelijk waren. In het geval van inconsistente regeling is het noodzakelijk dat de gemiddelde gelijkgerichte spanning van de brug die in invertermodus werkt (inverter-kleppengroep) hoger is dan de spanning van de brug die in gelijkrichtermodus werkt (gelijkrichterkleppengroep).

De werking van omkeerbare circuits met gezamenlijke besturing wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een egalisatiestroom in een gesloten lus gevormd door de groepskleppen en de wikkelingen van de transformator, die verschijnt als gevolg van de ongelijkheid van de momentane waarden van de groepsspanningen alle de tijd. Om dit laatste te beperken, worden in de circuits vereffeningssmoorspoelen L1 - L4 geïntroduceerd (zie afb. 3).

De voordelen van gezamenlijke gecoördineerde besturing zijn eenvoud, bereidheid om van de ene modus naar de andere over te schakelen, ondubbelzinnige statische kenmerken, afwezigheid van intermitterende stroommodus, zelfs bij lage belastingen. Met deze regeling vloeien echter grote egalisatiestromen in het circuit.

Kettingen met ongeëvenaarde besturing hebben kleinere smoorspoelen dan met aangepaste besturing. Met een dergelijke regeling neemt het bereik van toegestane regelhoeken echter af, wat leidt tot onderbenutting van de transformator en een afname van de arbeidsfactor.

Bovenstaande nadelen zijn verstoken van het convertorcircuit met een aparte besturing. Deze regelmethode elimineert volledig egalisatiestromen, aangezien in dit geval de toevoer van stuurpulsen alleen wordt uitgevoerd voor een werkgroep van kleppen. Daarom is het niet nodig om smoorspoelen en in het algemeen transformatorvermogen te egaliseren, aangezien de gelijkrichtergroep kan worden geopend met de nulwaarde van de instelhoek.