Основные схемы тиристорных преобразователей
Тиристорный преобразователь – это устройство, которое используется для организации управления питанием электрического двигателя от сети однофазного трехфазного тока.
В тиристорных преобразователях используется двухуровневая система управления. Она позволяет реализовывать операции по управлению преобразователем в полном объеме. Первый уровень системы управления - программно-аппаратный способ, который подразумевает использование специального контроллера, второй уровень системы управления тиристорным преобразователем относится к информационным способам. У тиристорных преобразователей две основных схемы:
- Перекрестная.
- Встречно-параллельная.
Встречно-параллельная схема питается от общей обмотки трансформатора, а перекрестная схема подразумевает питание каждой группы тиристоров от отдельной обмотки трансформатора. Управление тиристорным преобразователем может осуществляться раздельно, то есть управляющие импульсы приходят исключительно на работающую группу тиристоров, а противоположные оказываются запертыми. Для предотвращения аварийных ситуаций и неисправностей не допускается запрет на снятие отпирающих импульсов с работающей группы тиристоров, запрет на включение одной группы тиристоров во время присутствия электрического тока в другой группе, а также одновременная подача отпирающих импульсов на две группы тиристоров.
Порядок расчета тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока
Полный расчет тиристорного преобразователя состоит из следующих этапов:
- Выбор силовой схемы преобразователя. Выбор силовой схемы осуществляется в зависимости от мощности и режима работы электрического двигателя.
- Расчет силового трансформатора. Данный этап состоит из расчета напряжения на обмотках трансформатора, номинального напряжения трансформатора, значение линейного тока трансформатора, номинального тока нагрузки, мощности трансформатора, индуктивности, выборе тиристоров.
- Выбор токоограничивающего реактора, расчет индуктивности. На данном этапе производится расчет периодической составляющей ударного тока, реактивного сопротивления в фазе, необходимой индуктивности фазы, индуктивности и реактивного сопротивления токоограничивающего реактора.
- Расчет индуктивности и выбор уравнительных дросселей. В состав данного этапа входят расчет индуктивности уравнительного контура, индуктивности каждого ненасыщенного и насыщенного дросселя и т.п.
- Расчет индуктивности и и выбор сглаживающего дросселя. Данный этап подразумевает расчет индуктивности выпрямляемого тока, индуктивности сглаживающего дросселя.
- Расчет и выбор защитных элементов тиристорного преобразователя.
- Расчет статических характеристик тиристорного преобразователя. К данным характеристикам относятся регулировочные характеристики силовой схемы преобразователя, регулировочные характеристики тиристорного преобразователя, внешние характеристики тиристорного преобразователя, электромеханические характеристики электродвигателя.
- Расчет энергетических характеристик тиристорного преобразователя. К энергетическим характеристикам тиристорного преобразователя относятся: коэффициент полезного действия, полезная мощность, потери мощности, коэффициент мощности т.п.
Выбор тиристоров
Тиристор – это полупроводниковый прибор, предназначение которого заключается в коммутации и регулировании больших токов.
Выбор тиристоров для преобразователя осуществляется согласно среднему значению электрического тока и обратного напряжения. Необходимое среднее значение тока тиристора (с учетом условий охлаждения и пусковых токов) рассчитывается по следующей формуле:
$Iт = (Kз + Кохл + Idn) / M,$
где, Кз - коэффициент запаса, который учитывает пусковые токи; Кохл - коэффициент, который учитывает условия охлаждения; Idn - номинальный ток электрического двигателя; М - количество фаз вторичной обмотки.
Выбранный тиристор проверяется на устойчивость к короткому замыканию:
$Iвн >=Iк/15,$
где, Iк - ток короткого замыкания.
Если выполняется условие, что Iвн>=Iт, то выбор корректен. Затем рассчитывается максимальное обратное напряжение, которое прикладывается к вентилю:
$Uв = Ко*Uн,$
где, Uн - номинальное напряжение; Ко - коэффициент схемы.
Теперь мы можем рассчитать максимальное расчетное напряжение на тиристоре:
$Uр = Ku*Kr*Ka*Uн,$
где, Ku - коэффициент запаса по напряжению; Kа - коэффициент, который учитывает снижение напряжения на выходе выпрямителя за счет ограничения угла открытия тиристора с согласованным управлением; Kr - коэффициент, который учитывает падение напряжения на обмотках и вентилях трансформатора и наличие углов коммутации.
