Convertidors de vàlvules de corrent continu

Els convertidors de corrent continu de vàlvula s'utilitzen per alimentar els bobinatges de camp i induït dels motors elèctrics de corrent continu en cas que es requereixi una àmplia gamma de regulació de velocitat i una alta qualitat dels modes transitoris de l'accionament elèctric.

Per a aquests usuaris, els circuits de potència dels convertidors de vàlvules poden ser: zero o pont, monofàsic o trifàsic. L'elecció d'un o altre circuit convertidor s'ha de basar en:

• proporcionant una excitació admissible a la corba de tensió rectificada,

• limitant el nombre i la magnitud dels harmònics superiors Tensió alterna,

• ús elevat del transformador de potència.

És ben sabut que la tensió del convertidor rectificat pulsant crea un corrent pulsatori al motor que pertorba la commutació normal del motor. A més, les ondulacions de tensió provoquen pèrdues addicionals al motor, la qual cosa comporta la necessitat de sobreestimar la seva potència.

La millora de la commutació i la reducció de pèrdues en el motor elèctric es pot aconseguir augmentant el nombre de fases del rectificador, bé introduint una inductància suavitzant, o millorant el disseny del motor.

Si el convertidor està dissenyat per alimentar el circuit de l'induït del motor amb una inductància baixa, els seus circuits de potència més racionals són trifàsics: doble zero trifàsic amb un reactor de sobretensió, pont (Fig. 1).

Arròs. 1. Circuits d'alimentació dels convertidors de tiristors trifàsics: a — doble zero trifàsic amb reactor d'equalització, b — pont

Per alimentar bobines de camp Motors de corrent continuamb una inductància important, els circuits de potència dels convertidors de vàlvules poden ser tant trifàsics zero com ponts monofàsics o trifàsics (Fig. 2).

Arròs. 2. Esquemes de rectificadors de tiristors per alimentar els bobinatges de camp: a-zero trifàsic, b-pont monofàsic, c-paviment semicontrolat trifàsic

Dels circuits rectificadors trifàsics, el més estès és el pont trifàsic (Fig. 1, b). Els avantatges d'aquest esquema de rectificació són: alt ús del transformador trifàsic coincident, el valor més petit de la tensió inversa de les vàlvules.

Per a accionaments elèctrics d'alta potència, la reducció de la ondulació de tensió rectificada s'aconsegueix connectant ponts rectificadors en paral·lel o en sèrie. En aquest cas, els ponts rectificadors són alimentats per un transformador de tres bobinatges o per dos transformadors de dos bobinats.

En el primer cas, el bobinatge primari del transformador està connectat a "estrella" i el secundari, a l'"estrella", l'altre, al "delta".En el segon cas, un dels transformadors està connectat segons l'esquema "estrella-estrella" i el segon, segons l'esquema "estrella delta".

A causa del fet que els bobinatges primaris o secundaris dels transformadors tenen diferents esquemes de connexió, la tensió rectificada d'un pont tindrà formes d'ona desfasades en un angle respecte a les formes d'ona de voltatge rectificades de l'altre pont. Com a resultat, la tensió rectificada total de l'induït del motor tindrà ondulacions, la freqüència de les quals és 2 vegades superior a la freqüència de les ones de cada pont. L'equació dels valors instantanis de les tensions rectificades. en paral·lel amb els ponts connectats es realitza mitjançant un reactor de suavització. Quan els ponts rectificadors es connecten en sèrie, el circuit funciona de manera similar.

Per reduir el nombre de vàlvules controlables, s'utilitzen circuits semiregulats o de pont únic per a la correcció. En aquest cas, la meitat del pont, per exemple, el grup del càtode, està controlada, i la meitat de l'ànode no està controlada, és a dir. muntats sobre díodes (vegeu la figura 2, c).

Tots els circuits de potència del convertidor anteriors són irreversibles, ja que asseguren el flux de corrent a la càrrega en una sola direcció. La transició d'un circuit irreversible a un reversible es pot fer utilitzant un inversor de contacte o instal·lant dos jocs de rectificadors. Aquests rectificadors es fabriquen en esquemes antiparal·lels (Fig. 3) o creuats (Fig. 4).

En un circuit antiparal·lel, tots dos ponts U1 i U2 (vegeu la figura 3) s'alimenten des del bobinat comú del transformador i es connecten oposats i paral·lels entre si. En un circuit d'encreuament, cada pont està alimentat per una bobina separada i un encreuament connectat a la càrrega.

Arròs.3. Esquema de convertidors de connexió antiparal·lel

Arròs. 4. Esquema de connexió creuada de convertidors

El control de les vàlvules pont dels convertidors reversibles de dos components pot ser separat o conjunt. En el control separat, els polsos de control es subministren només a les vàlvules del pont que està funcionant actualment i proporciona la direcció desitjada del corrent al circuit de càrrega. Al mateix temps, les vàlvules de l'altre pont estan bloquejades.

En el control conjunt, els polsos de control es subministren a les vàlvules d'ambdós ponts simultàniament, independentment de la direcció del corrent en la càrrega. Per tant, amb aquest control, un dels ponts funciona en rectificador i l'altre està preparat per a mode inversor. El cogovern, en canvi, pot ser coherent i inconsistent.

En control coordinat, es subministren polsos de control a les vàlvules d'ambdós ponts, de manera que els valors mitjans de la tensió corregida i d'aquests últims eren iguals. En cas de control incoherent, és necessari que la tensió rectificada mitjana del pont que funciona en mode inversor (grup de vàlvules inversor) superi la tensió del pont que funciona en mode rectificador (grup de vàlvules rectificadores).

El funcionament dels circuits reversibles amb control conjunt es caracteritza per la presència d'un corrent d'equalització en un llaç tancat format per les vàlvules del grup i els bobinats del transformador, que apareix a causa de la desigualtat dels valors instantanis de les tensions del grup totes. el temps. Per limitar aquest últim, s'introdueixen en els circuits boques d'equalització L1 — L4 (vegeu la figura 3).

Els avantatges del control coordinat conjunt són la simplicitat, la disponibilitat per canviar d'un mode a un altre, les característiques estàtiques inequívoques, l'absència de mode de corrent intermitent fins i tot amb càrregues baixes. No obstant això, amb aquest control, grans corrents d'equalització flueixen al circuit.

Les cadenes amb un control incomparable tenen mides d'estranyament més petites que amb un control igualat. No obstant això, amb aquest control, el rang d'angles de control permesos disminueix, la qual cosa comporta una infrautilització del transformador i una disminució del factor de potència.

Els desavantatges anteriors estan privats del circuit convertidor amb un control independent. Aquest mètode de control elimina completament els corrents d'equalització, ja que en aquest cas el subministrament de polsos de control es realitza només per a un grup de treball de vàlvules. Per tant, no cal igualar les bobines i, en general, la potència del transformador, ja que el grup rectificador es pot obrir amb el valor zero de l'angle d'ajust.