Раздельное управление группами тиристоров реверсивного преобразователя

Раздельное управление заключается в том, что управляющие импульсы подаются только на тот комплект тиристоров (см. рис. 8.2, например, 1VS), который в данный мо­мент должен работать (в выпрямительном или инверторном режимах). На тиристоры неработающей группы (2VS) управляющие импульсы не подаются, и она «закрыта». Очевидно, что при этом нет контура для прохождения уравнительных токов и нет не­обходимости применять уравнительные реакторы.

В общем случае согласование углов управления тиристорными группами может быть произведено по любому произвольному закону. При линейном согласовании (51) внешние характеристики являются продолжением друг друга в выпрямительном и ин­верторном режимах в области непрерывного тока (см. рис. 8.4, в, характеристики 1 и 2). При этом в момент переключения групп отсутствует скачок напряжения преобразова­теля, так как напряжение инверторной группы оказывается равным напряжению вы­прямительной группы.

В то же время при линейном согласовании наблюдается неодно­значность характеристик преобразователей 1VS и 2VS в зоне прерывистых токов, по­скольку напряжение выпрямительной группы получается больше, чем напряжение ин­верторной группы. Поэтому переключение тиристорных групп 1VS и 2VS из выпрями­тельного режима в инверторный и обратно сопровождается появлением скачка тока (Iскач) (см. рис. 8.4, в, например, переключение из точки а выпрямительного режима в точку б инверторного режима). Величина тока Iскач зависит от положения точки а в области преры­вистых токов, а также от чувствительности датчика тока, сигнал с которого разрешает переключение. В трехфазной мостовой схеме выпрямления значение Iскач достигает 30 % от номинального тока преобразователя.

Чтобы исключить неоднозначность характеристик в области прерывистых токов, применяют нелинейное согласование (8.3). При этом внешняя характеристика инвер­торной группы поднимается (см. рис. 8.4, в, характеристика 3) из-за увеличения напря­жения инвертора, и значение броска тока становится меньше I’скач <Iскач. Однако в этом случае оказываются неоднозначными характеристики в области непрерывных токов. Суммарные характеристики получаются подобными характеристикам, изображенным на рис. 8.4, б.

Переключение комплектов преобразователей 1VS и 2VS осуществляется логиче­ским устройством, которое запирает выходящую из работы тиристорную группу (сни­мает импульсы управления) и исключает другую группу при определенном сочетании двух сигналов:

· сигнала, определяемого полярностью управляющего напряжения преобразо­вателя;

· сигнала сдатчика тока, указывающего на отсутствие тока в запираемой группе.

В том случае, когда реверсивный преобразователь используется в качестве  ти­ристорного возбудителя, переключение групп происходит в функции знака управляю­щего сигнала на входе системы управления, который определяет полярность напряже­ния на обмотке возбуждения. Логическое устройство не разрешает переключение до тех пор, пока ток возбуждения не снизится до нуля.

При работе реверсивного преобразователя на якорную цепь машины переключе­ние оказывается более сложным, так как возможен рекуперативный режим без измене­ния знака сигнала, управления (например, при подтормаживании двигателя) .

Для создания сигнала, воздействующего на переключения групп, необходимо включить преобразователь в замкнутую систему регулирования. Например, можно формировать сигнал управления как разность задающего напряжения на входе системы управления преобразователем и напряжения обратной связи по скорости. При переходе машины в генераторный режим знак разности указанных напряжении изменяется, что служит сигналом для переключения групп. Переключение произойдет, если на логиче­ское устройство придет сигнал об отсутствии тока в тиристорах   выпрямительной группы.

Необходимость указанной связи лишает преобразователь той автономности, ко­торой обладает преобразователь с совместным управлением. От этого недостатка сво­бодна схема так называемой сканирующей логики. При появлении паузы в токе преоб­разователя (при вхождении преобразователя в область прерывистых токов) формиру­ется импульс, воздействующий на переключающее  устройство
с памятью (триггер).

Например, из выпрямительного режима (см. рис. 8.4, г, точка а) происходит переключе­ние в инверторный режим (точка б). Если при этом ток нагрузки в инверторном режиме мал, и рабочая точка остается в зоне прерывистых токов, произойдет повторное пере­ключение в выпрямительный режим (из точки в в точку г) и т.д. до тех пор, пока в од­ной из групп под воздействием сигнала управления не появится непрерывный ток. При исчезновении паузы в токе нагрузки переключение триггера прекращается, и преобра­зователь работает в выпрямительном или инверторном режимах.

Таким образом, эта схема осуществляет автоматический поиск той группы тиристоров, которая должна включиться. Частота переключений и площадь прямоугольника а, б, в, г (рис. 8.4, г) за­висят от чувствительности датчика тока (проводимости), индуктивности в якорной цепи (Ld) и соотношения углов α и β.

В реальных схемах логическое устройство дает разрешение на включение ранее неработающей группы тиристоров не сразу после отключения проводящей группы, а с некоторой задержкой не менее 2π/m2πfс. Обычно пауза при переключении групп со­ставляя 2 – 10 мс в зависимости от типа схемы и обусловлена тем, что ток ра­ботающей группы должен упасть до нуля, а тиристоры должны восстановить запирающие свойства. Наличие паузы ухудшает динамические характеристики преобразователя с раздельным управлением по сравнению с преобразователем с совместным управле­нием. В частности, быстродействие при торможении и реверс машины при раздельном управлении ниже, чем при совместном.

Раздельное управление не может быть использовано при питании электрических машин, работающих в режиме идеального холостого хода. Кроме того, недостаток раз­дельного управления преобразователем обусловлен еще тем, что возникает необходи­мость контролировать наличие импульсов управления при работе инверторной группы в области непрерывного тока, так как пропадание импульсов ведет к срыву инвертора. По сравнению с совместным управлением внешним характеристикам при раздельном управлении свойственны нелинейность и разрывность.

Реверсивные преобразователи с раздельным управлением целесообразно ис­пользовать для питания машин большой мощности, где усложнение схем управления может быть оправдано уменьшением потерь и стоимости, связанных с применением уравнительных реакторов, а также тогда, когда не требуется высокого быстродействия.