Совместное согласованное управление вентильными комплектами реверсивных преобразователей (ВКРП) широко применяется в последние годы и оптимизация способов управления является актуальной задачей. Способ совместного согласованного управления ВКРП на однооперационных (незапираемых) тиристорах в отличие от раздельного способа предполагает подачу управляющих импульсов на оба вентильных комплекта независимо от направления тока нагрузки. Согласование углов управления первым (α1 0) и вторым (α2 0) вентильными комплектами чаще всего осуществляется по закону α1 + α2 = π, в результате чего в уравнительной цепи присутствует уравнительное напряжение переменной формы без постоянной составляющей, что ведет к появлению уравнительного тока, для ограничения которого требуются специальные уравнительные реакторы. При выполнении преобразователя на двухоперационных (запираемых) вентилях или однооперационных тиристорах с искусственной коммутацией реализация идеи совместного согласованного управления возможна без появления не только средней, но и мгновенной составляющих напряжения и тока в уравнительной цепи, исключающей необходимость в уравнительных реакторах как в статических, так и в динамических режимах работы преобразователя. Однако следует признать, что данный результат наблюдается лишь при условии мгновенной коммутации фазных токов. В реальных схемах преобразователей подобного типа вследствие конечной длительности коммутаций в уравнительных цепях могут развиваться так называемые коммутационные уравнительные токи, ограничение которых потребует сохранения в указанных цепях токоограничивающих реакторов, но значительно меньшей индуктивности. Следовательно, выполнение данных преобразователей в общем случае может осуществляться не только по встречно-параллельной, но также и по другим известным схемам соединения вентильных комплектов, применяющимся при совместном управлении для уменьшения количества указанных реакторов.
Способ управления ВКРП можно рассмотреть на примере фазового управления реверсивным преобразователем по встречно-параллельной двухкомплектной схеме выпрямления, в которой один из комплектов выполнен на однооперационных тиристорах и потому работает в диапазоне отстающих углов управления 0 α1 < π с естественной коммутацией, а другой комплект - в диапазоне опережающих углов управления π α2 < 0 с искусственной коммутацией. Сущность способа состоит в согласовании углов управления по закону α1 + | α2 | = π, обеспечивающему сочетание достоинств раздельного и совместного способов управления, а именно отсутствие уравнительного тока в условиях мгновенной коммутации, с одной стороны, и готовность в каждый момент к изменению режима, исключающую возможность режима прерывистого тока нагрузки - с другой стороны. Однако, описание способа в указанной трактовке имеет отношение лишь к кругу двухкомплектных реверсивных преобразователей, выполненных по встречно-параллельной схеме, работающих при фазовом способе регулирования выпрямленного напряжения. Вместе с тем в преобразователях указанного типа для улучшения динамических и энергетических показателей все большее применение начинают получать способы регулирования на основе высокочастотных методов модуляции с многократным включением каждого вентиля на периоде сетевого напряжения. При этом выполнение двухкомплектного преобразователя в силу указанных выше причин возможно не только по встречно-параллельной, но также по перекрестной и так называемой Н-схеме выпрямления. Поэтому целесообразно распространение идеи совместного управления вентильными комплектами без уравнительных токов на все остальные известные варианты выполнения двухкомплектных реверсивных преобразователей на двухоперационных вентилях независимо от силовой схемы и принятого закона модуляции.
Для этого в общем случае предлагается одновременная подача отпирающих импульсов на очередные вентили обоих комплектов, включение которых приводит к соединению цепи нагрузки с одними и теми же фазами сети или вторичными обмотками силового согласующего трансформатора в очередности, зависящей от принятых способа модуляции при регулировании и числа переключений вентиля на периоде сетевого напряжения.
Реализация данного способа возможна в трех вариантах, в зависимости от соединения вентильных комплектов в силовой схеме реверсивного преобразователя [1].
Первый вариант предназначен для применения в преобразователях, выполненных на основе встречно-параллельного соединения двух вентильных комплектов, один из которых содержит в зависимости от принятой схемы выпрямления одну или несколько катодных или анодных вентильных групп, пропускающих ток нагрузки в положительном направлении, а другой комплект содержит равное количество противофазных к указанным вентильных групп, пропускающих ток нагрузки в отрицательном направлении. Способ отличается одновременной не зависящей от направления тока нагрузки подачей отпирающих импульсов на очередные вентили первого комплекта и противофазные к указанным вентили второго комплекта, подключенные к тем же фазам сети или вторичным обмоткам двухобмоточного согласующего трансформатора.
Второй вариант предназначен для применения в реверсивных преобразователях, выполненных по перекрестной схеме соединения двух вентильных комплектов, каждый из которых состоит из вентильных групп, пропускающих ток нагрузки в одном направлении с применением трехобмоточного согласующего трансформатора, содержащего две вторичные обмотки, напряжения в которых в зависимости от направления намотки могут быть в фазе или противофазе друг к другу. Способ отличается одновременной подачей отпирающих импульсов на очередные вентили в составе вентильных групп первого комплекта, подключенные к выводам одной вторичной обмотки, а также в зависимости от схемы соединения вторичных обмоток трансформатора - или на противофазные к указанным вентильные группы второго комплекта, подключенные к выводам другой вторичной обмотки трансформатора, напряжения в которых изменяются в фазе к указанным или на одноименные указанным вентильные группы второго комплекта, подключенные к выводам другой вторичной обмотки, напряжения в которых изменяются в противофазе к напряжениям указанной обмотки.
Третий вариант предназначен для применения в так называемой Н-схеме, содержащей трехобмоточный трансформатор с объединенными с помощью реактора средними точками двух одинаковых вторичных обмоток и два вентильных комплекта, половина вентильных групп каждого из которых подключена к выводам одной, а другая половина - к выводам другой из указанных вторичных обмоток. Способ отличается одновременной подачей отпирающих импульсов на очередные вентили в составе разноименных вентильных групп первого комплекта, подключенные к выводам разных вторичных обмоток, а также на вентили второго комплекта, входящие в состав противофазных указанным вентильных групп, подключенные в параллель к тем же вторичным обмоткам трансформатора.
Таким образом, предложенный способ управления во всех указанных вариантах выполнения силовой схемы приводит к одинаковому положительному результату - полному устранению в условиях мгновенной коммутации уравнительного напряжения и тока как в статических, так и в динамических режимах работы преобразователя. Это свойство позволяет обеспечить сочетание достоинств совместного и раздельного управления, а именно исключить из состава преобразователя уравнительные реакторы при сохранении мгновенной готовности к изменению режима, устраняющей возможность появления прерывистого тока нагрузки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Способ управления комплектами двухоперационных вентилей реверсивных преобразователей.: пат. № 2173929 Рос. Федерация /Л.Т. Магазинник, С.Н.Сидоров.- Опубл. 20.09.2001, Бюл. № 26.
Библиографическая ссылка
Магазинник Л.Т. НОВЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ КОМПЛЕКТАМИ РЕВЕРСИВНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 5. – С. 42-44;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5016 (дата обращения: 04.12.2024).