ממירי תיריסטור DC / DC
Thyristor DC / DC ממיר (DC) הוא מכשיר להמרת זרם חילופין לזרם ישר עם ויסות על פי חוק נתון של פרמטרי המוצא (זרם ומתח). ממירי תיריסטורים נועדו להפעיל מעגלי אבזור של מנועים ופיתולי השדה שלהם.
ממירי תיריסטורים מורכבים מהיחידות הבסיסיות הבאות:
• שנאי או כור מגביל זרם בצד AC,
• בלוקים מיישרים,
• החלקת כורים,
• אלמנטים של מערכת הבקרה, ההגנה והאיתות.
השנאי תואם את מתחי הכניסה והמוצא של הממיר ו(כמו הכור מגביל הזרם) מגביל את זרם הקצר במעגלי הכניסה. כורי החלקה נועדו להחליק את אדוות המתח והזרם המתוקנים. לא מסופקים כורים אם השראות העומס מספיקה כדי להגביל את האדוות בגבולות מסוימים.
השימוש בממירי תיריסטורים DC-DC מאפשר לממש כמעט את אותם מאפייני הנעה חשמלית כמו בעת שימוש בממירים סיבוביים ב מערכות גנרטור-מנוע (D — D), כלומר להתאים את המהירות והמומנט של המנוע על פני טווח רחב, כדי לקבל מאפיינים מכניים מיוחדים ואופי המעבר הרצוי בעת התנעה, עצירה, נסיעה לאחור וכו'.
עם זאת, בהשוואה לממירים סטטיים סיבוביים, יש להם מספר יתרונות ידועים, וזו הסיבה שממירים סטטיים מועדפים בפיתוחים חדשים של כוננים חשמליים למנוף. ממירי Thyristor DC-DC הם המבטיחים ביותר לשימוש בהנעים חשמליים של מנגנוני מנוף עם הספק של יותר מ-50-100 קילוואט ומנגנונים שבהם נדרש להשיג מאפיינים מיוחדים של הכונן במצבים סטטיים ודינמיים.
תוכניות תיקון, עקרונות בניית מעגלי כוח של ממירים
ממירי תיריסטורים מיוצרים עם חד פאזי ורב פאזי מעגלים מתקינים... ישנם מספר יחסי עיצוב עבור תוכניות התיקון הבסיסיות. אחת מהסכמות הללו מוצגת באיור. 1, א. ויסות המתח Va והזרם Ia המופק על ידי שינוי זווית הבקרה α... באיור. 1, b-e, למשל, מוצג אופי השינוי של זרמים ומתחים במעגל תלת פאזי אפס תיקון עם עומס אינדוקטיבי פעיל.
אורז. 1. מעגל ניטרלי תלת פאזי (א) ודיאגרמות של שינויי זרם ומתח במצבי מיישר (b,c) והמהפך (d,e).
הזווית המוצגת בתרשימים γ (זווית מיתוג) מאפיינת את פרק הזמן שבו הזרם זורם בו זמנית דרך שני תיריסטורים. התלות של הערך הממוצע של המתח המותאם Вa בזווית ההתאמה α נקראת מאפיין הבקרה.
עבור מעגלים ניטרליים, המתח המיושר הממוצע ניתן על ידי הביטוי
כאשר m - מספר השלבים של הפיתול המשני של השנאי; U2f הוא ערך ה-rms של מתח הפאזה של הפיתול המשני של השנאי.
עבור מעגלי גשר אודו גבוה פי 2, מכיוון שמעגלים אלה שווים לחיבור סדרתי של שני מעגלי אפס.
מעגלי תיקון חד פאזיים משמשים, ככלל, במעגלים עם התנגדות אינדוקטיבית גדולה יחסית.אלה הם מעגלים של פיתולי עירור עצמאיים של מנועים, כמו גם מעגלי אבזור של מנועים בעלי הספק נמוך (עד 10-15 קילוואט). מעגלים פוליפאזיים משמשים בעיקר ליציקת מעגלי אבזור של מנועים עם הספק של יותר מ-15-20 קילוואט ולעתים רחוקות יותר להפעלת פיתולי שדה. בהשוואה למעגלי מיישרים חד פאזיים, רב פאזיים יש מספר יתרונות. העיקריים שבהם הם: פעימה נמוכה יותר של המתח והזרם המיושרים, שימוש טוב יותר בשנאי ובתיריסטורים, העמסה סימטרית של השלבים של רשת האספקה.
בממירי תיריסטורים DC-DC המיועדים להנעי מנוף עם הספק של יותר מ-20 קילוואט, השימוש ב מעגל גשר תלת פאזי... זה נובע מהשימוש הטוב בשנאי ובתיריסטורים, רמת האדוות הנמוכה של המתח והזרם המיושרים, והפשטות של מעגל השנאי והעיצוב.יתרון ידוע של מעגל גשר תלת פאזי הוא שניתן ליצור אותו לא עם חיבור שנאי, אלא עם כור מגביל זרם, שמידותיו קטנות משמעותית ממידות השנאי.
במעגל נייטרלי תלת פאזי, התנאים לשימוש בשנאי עם קבוצות חיבור נפוצות D / D ו- Δ / Y גרועים יותר עקב נוכחות של מרכיב קבוע של השטף. זה מוביל לעלייה בחתך הרוחב של המעגל המגנטי, ובהתאם, כוח התכנון של השנאי. כדי לבטל את המרכיב הקבוע של השטף, נעשה שימוש בחיבור זיגזג של הפיתולים המשניים של השנאי, מה שגם מגביר מעט את כוח התכנון. הרמה המוגברת, אדווה של המתח המיושר, יחד עם החיסרון שצוין לעיל, מגבילים את השימוש במעגל ניטרלי תלת פאזי.
מעגל כור שישה פאזי מומלץ כאשר משתמשים בו למתח נמוך ולזרם גבוה מכיוון שבמעגל זה זרם העומס זורם במקביל ולא בסדרה דרך שתי דיודות כמו במעגל גשר תלת פאזי. החיסרון של מעגל זה הוא נוכחות של כור החלקה עם הספק טיפוסי של כ-70% מההספק המדורג המתוקן. בנוסף, עיצוב שנאי מורכב למדי משמש במעגלים שישה פאזיים.
מעגלי מיישר המבוססים על תיריסטורים מספקים פעולה בשני מצבים - מיישר ומהפך. כאשר פועלים במצב מהפך, האנרגיה ממעגל העומס מועברת לרשת האספקה, כלומר בכיוון ההפוך לעומת מצב המיישר, לכן, בעת היפוך, הזרם וה-e. וכו ' ג. פיתולי השנאי מכוונים הפוך, וכאשר מיישרים - בהתאם.המקור הנוכחי במצב היפוך הוא e. וכו ' ג עומס (מכונות DC, השראות) שחייב לחרוג ממתח המהפך.
העברת ממיר התיריסטור ממצב מיישר למצב מהפך מושגת על ידי שינוי הקוטביות של e. וכו ' ג הגדלת העומס והזווית α מעל π / 2 עם עומס אינדוקטיבי.
אורז. 2. מעגל אנטי מקביל להפעלת קבוצות שסתומים. UR1 - UR4 - כורי פילוס; RT - כור מגביל זרם; CP - כור החלקה.
אורז. 3. תוכנית של TP בלתי הפיך עבור מעגלים של פיתולי עירור של מנועים. כדי להבטיח מצב היפוך, יש צורך שלתיריסטור הסגירה הבא יהיה זמן לשחזר את תכונות החסימה שלו בזמן שיש עליו מתח שלילי, כלומר בזווית φ (איור 1, ג).
אם זה לא יקרה, תיריסטור הסגירה יכול להיפתח מחדש כאשר מופעל עליו מתח קדימה. זה יגרום למהפך להתהפך, שם יתרחש זרם חירום, כמו למשל. וכו ' ג. מכונות DC והשנאי יתאימו בכיוון. כדי למנוע התהפכות, התנאי נדרש
כאשר δ - זווית השיקום של תכונות הנעילה של התיריסטור; β = π — α זוהי זווית ההובלה של המהפך.
מעגלי כוח של ממירי תיריסטורים, המיועדים להנעת מעגלי אבזור של מנועים, מיוצרים הן בגרסאות בלתי הפיכות (קבוצת מיישרים אחת של תיריסטורים) והן בגרסאות הפיכות (שתי קבוצות מיישרים). גרסאות בלתי הפיכות של ממירי תיריסטורים, המספקים הולכה חד-כיוונית, מאפשרות פעולה במצבי מנוע וגנרטור בכיוון אחד בלבד של מומנט המנוע.
כדי לשנות את כיוון הרגע, יש צורך לשנות את כיוון זרם האבזור עם כיוון שטף השדה קבוע, או לשנות את כיוון שטף השדה תוך שמירה על כיוון זרם האבזור.
לממירי תיריסטורים הופכים יש כמה סוגים של דיאגרמות מעגלים. הנפוצה ביותר היא הסכימה עם חיבור אנטי מקביל של שתי קבוצות של שסתומים לסלילה משנית אחת של השנאי (איור 2). ניתן ליישם תכנית כזו ללא שנאי נפרד על ידי הזנת קבוצות תיריסטורים מרשת מתחלפת משותפת דרך מגבילי זרם האנודה של כורי RT. המעבר לגרסת הכור מקטין משמעותית את גודל ממיר התיריסטור ומפחית את עלותו.
ממירי תיריסטורים לליפוף מעגלים של שדות מנוע מיוצרים בעיקר בבנייה בלתי הפיכה. באיור. 3a מציג את אחד ממעגלי מיתוג המיישרים שבהם נעשה שימוש. המעגל מאפשר לך לשנות את זרם העירור של המנוע על פני טווח רחב. הערך המינימלי של הזרם מתרחש כאשר התיריסטורים T1 ו-T2 סגורים, והמקסימום כאשר הם פתוחים. באיור. 3, b, d מציג את אופי השינוי במתח המיושר עבור שני מצבי תיריסטורים אלה, ובאיור. 3, בעבור התנאי מתי
שיטות בקרה להפיכת ממירי תיריסטורים
בממירי תיריסטורים הפוכים, ישנן שתי דרכים עיקריות לשלוט בקבוצות השסתומים - משותף ונפרד. ניהול משותף, לעומת זאת, נעשה באופן עקבי ובלתי עקבי.
עם שליטה מתואמת, ירי דופקים תיריסטורים מוחלים על שתי קבוצות השסתומים בצורה כזו שהערכים הממוצעים של המתח המתוקן עבור שתי הקבוצות שווים זה לזה. זה מסופק בתנאי
כאשר av ו-ai - זוויות ההתאמה של קבוצות המיישרים והממירים. במקרה של בקרה לא עקבית, המתח הממוצע של קבוצת הממירים עולה על המתח של קבוצת המיישרים. זה מושג בתנאי ש
הערך המיידי של מתחי הקבוצה עם בקרה משותפת אינם שווים זה לזה בכל עת, וכתוצאה מכך בלולאה סגורה (או מעגלים) שנוצרו על ידי קבוצות תיריסטורים וליפולי שנאים, זורם זרם השוואה כדי להגביל אילו כורי השוויון UR1-UR4 כלולים בממיר התיריסטור (ראה איור 1).
הכורים מחוברים ללולאת זרם האיזון, אחד או שניים לקבוצה, וההשראות שלהם נבחרת כך שזרם האיזון לא יעלה על 10% מזרם העומס הנקוב. כאשר הכורים מגבילי הזרם מופעלים, שניים לקבוצה, הם רוויים כאשר זרם העומס זורם. לדוגמה, במהלך פעולת קבוצה B, הכורים UR1 ו-UR2 רוויים, בעוד שהכורים URZ ו-UR4 נשארים בלתי רוויים ומגבילים את זרם ההשוואה. אם הכורים מופעלים, אחד לכל קבוצה (UR1 ו-URZ), הם אינם רוויים כאשר המטען זורם.
לממירים עם בקרה לא עקבית יש גדלי כור קטנים יותר מאשר עם בקרה מתואמת.עם זאת, בשליטה לא עקבית, טווח זוויות הבקרה המותרות יורד, מה שמוביל לשימוש גרוע יותר בשנאי ולירידה בגורם ההספק של המתקן.במקביל, הליניאריות של מאפייני הבקרה והמהירות של החשמלי הכונן מופר. בקרה נפרדת של קבוצות של שסתומים משמשת לביטול מוחלט של זרמים השוואתיים.
בקרה נפרדת מורכבת מהעובדה שפולסי הבקרה מופעלים רק על הקבוצה שאמורה לעבוד כרגע. פולסי בקרה אינם מסופקים לשסתומים של קבוצת הסרק. כדי לשנות את מצב הפעולה של ממיר התיריסטור, נעשה שימוש במכשיר מיתוג מיוחד, שכאשר הזרם של ממיר התיריסטור הוא אפס, מסיר תחילה את פולסי הבקרה מקבוצת העבודה הקודמת, ולאחר מכן, לאחר הפסקה קצרה (5- 10 ms), שולח פולסי בקרה לקבוצה השנייה.
עם בקרה נפרדת, אין צורך לכלול כורי איזון במעגל של קבוצות נפרדות של שסתומים, ניתן להשתמש בשנאי במלואו, ההסתברות שהמהפך יתהפך עקב ירידה בזמן ההפעלה של ממיר התיריסטור במצב מהפך היא מופחתים, הפסדי האנרגיה מצטמצמים ובהתאם לכך היעילות של הכונן החשמלי עולה עקב היעדר זרמים משווים. בקרה נפרדת, לעומת זאת, מציבה דרישות גבוהות לאמינות של מכשירים לחסימת פעימות בקרה.
תקלה בפעולת התקני חסימה והופעת פולסי בקרה על קבוצת תיריסטורים שאינה פועלת מובילות לקצר פנימי בממיר התיריסטורים, שכן זרם השוויון בין הקבוצות מוגבל במקרה זה רק על ידי התגובה של השנאי מתפתל ומגיע לערך גדול באופן בלתי מתקבל על הדעת.