Convertidores de válvula de CC

Los convertidores de CC de válvula se utilizan para alimentar los devanados de inducido y de campo de los motores eléctricos de CC en caso de que se requiera una amplia gama de regulación de velocidad y alta calidad de los modos transitorios del accionamiento eléctrico.

Para estos usuarios, los circuitos de potencia de los convertidores de válvulas pueden ser: cero o puente, monofásicos o trifásicos. La elección de uno u otro circuito convertidor debe basarse en:

• proporcionando excitación permisible en la curva de tensión rectificada,

• limitar el número y la magnitud de los armónicos más altos Tensión alterna,

• Alto uso de transformador de potencia.

Es bien sabido que la tensión pulsante rectificada del convertidor crea una corriente pulsante en el motor que perturba la conmutación normal del motor. Además, las ondas de tensión provocan pérdidas adicionales en el motor, lo que lleva a la necesidad de sobrestimar su potencia.

La mejora de la conmutación y la reducción de pérdidas en el motor eléctrico se pueden lograr aumentando el número de fases del rectificador, introduciendo una inductancia suavizante o mejorando el diseño del motor.

Si el convertidor está diseñado para alimentar el circuito de armadura del motor con baja inductancia, sus circuitos de potencia más racionales son trifásicos: doble cero trifásico con un reactor de sobretensión, puente (Fig. 1).

Arroz. 1. Circuitos de alimentación de convertidores de tiristores trifásicos: a — doble cero trifásico con reactor de compensación, b — puente

Para alimentar bobinas de campo motores de corriente continuacon una inductancia significativa, los circuitos de potencia de los convertidores de válvula pueden ser tanto trifásicos cero como puente monofásicos o trifásicos (Fig. 2).

Arroz. 2. Esquemas de rectificadores de tiristores para alimentar los devanados de campo: a-trifásico cero, b-puente monofásico, c-pavimento semicontrolado trifásico

De los circuitos rectificadores trifásicos, el más extendido es el puente trifásico (Fig. 1, b). Las ventajas de este esquema de rectificación son: alto uso de transformador trifásico correspondiente, el valor más pequeño de la tensión inversa de las válvulas.

Para accionamientos eléctricos de alta potencia, la reducción de la ondulación del voltaje rectificado se logra conectando puentes rectificadores en paralelo o en serie. En este caso, los puentes rectificadores son alimentados por un transformador de tres devanados o por dos transformadores de dos devanados.

En el primer caso, el devanado primario del transformador está conectado en "estrella" y el secundario, en la "estrella", el otro, en el "triángulo".En el segundo caso, uno de los transformadores está conectado según el esquema "estrella-estrella", y el segundo, según el esquema "triángulo-estrella".

Debido al hecho de que los devanados primario o secundario de los transformadores tienen diferentes esquemas de conexión, el voltaje rectificado en un puente tendrá formas de onda que están desfasadas en ángulo con respecto a las formas de onda del voltaje rectificado en el otro puente. Como resultado, el voltaje total rectificado de la armadura del motor tendrá ondulaciones, cuya frecuencia es 2 veces mayor que la frecuencia de las ondas de cada puente.La ecuación de los valores instantáneos de los voltajes rectificados en paralelo con los puentes conectados se lleva a cabo mediante un reactor de suavizado. Cuando los puentes rectificadores se conectan en serie, el circuito funciona de manera similar.

Para reducir el número de válvulas controlables, se utilizan circuitos semirregulados o de puente único para la corrección. En este caso, la mitad del puente, por ejemplo, el grupo de cátodos, está controlada y la mitad del ánodo no está controlada, es decir, ensamblado en diodos (ver Fig. 2, c).

Todos los circuitos de potencia del convertidor anteriores son irreversibles, ya que aseguran el flujo de corriente en la carga en una sola dirección. La transición de un circuito irreversible a uno reversible se puede realizar utilizando un inversor de contacto o instalando dos juegos de rectificadores. Dichos rectificadores están hechos en esquemas antiparalelos (Fig. 3) o cruzados (Fig. 4).

En un circuito antiparalelo, ambos puentes U1 y U2 (ver Fig. 3) se alimentan del devanado común del transformador y se conectan opuestos y paralelos entre sí. En un circuito cruzado, cada puente está alimentado por una bobina separada y un cruce conectado a la carga.

Arroz.3. Esquema de convertidores de conexión en antiparalelo

Arroz. 4. Diagrama de conexión cruzada de convertidores

El control de las válvulas de puente de los convertidores reversibles de dos componentes puede ser separado o conjunto. En el control separado, los pulsos de control se suministran a las válvulas de solo el puente que está operando actualmente y proporciona la dirección de corriente deseada en el circuito de carga. Al mismo tiempo, las válvulas del otro puente están bloqueadas.

En el control conjunto, los pulsos de control se suministran a las válvulas de ambos puentes simultáneamente, independientemente de la dirección de la corriente en la carga. Por lo tanto, con este control, uno de los puentes trabaja en rectificador y el otro está preparado para modo inversor. El cogobierno, por otro lado, puede ser consistente e inconsistente.

En el control coordinado se suministran pulsos de control a las válvulas de ambos puentes, de forma que los valores medios de la tensión corregida y de este último fueran iguales. En el caso de control inconsistente, es necesario que la tensión media rectificada del puente que funciona en modo inversor (grupo de válvulas inversoras) supere la tensión del puente que funciona en modo rectificador (grupo de válvulas rectificadoras).

El funcionamiento de los circuitos reversibles con control conjunto se caracteriza por la presencia de una corriente igualadora en un circuito cerrado formado por el grupo de válvulas y los devanados del transformador, que aparece por la desigualdad de los valores instantáneos de las tensiones del grupo entre todos. el tiempo. Para limitar esto último, se introducen estranguladores de compensación L1 — L4 en los circuitos (ver Fig. 3).

Las ventajas del control coordinado conjunto son la simplicidad, la disponibilidad para cambiar de un modo a otro, características estáticas inequívocas, ausencia de modo de corriente intermitente incluso con cargas bajas. Sin embargo, con este control, fluyen grandes corrientes de ecualización en el circuito.

Las cadenas con control inigualable tienen estranguladores de menor tamaño que con control combinado. Sin embargo, con tal control, el rango de ángulos de control permisibles disminuye, lo que lleva a la infrautilización del transformador y una disminución en el factor de potencia.

Las desventajas anteriores se ven privadas del circuito del convertidor con un control separado. Este método de control elimina por completo las corrientes de compensación, ya que en este caso el suministro de pulsos de control se realiza solo para un grupo de trabajo de válvulas. Por lo tanto, no es necesario igualar las bobinas y, en general, la potencia de los transformadores, ya que el grupo rectificador se puede abrir con el valor cero del ángulo de ajuste.