晶閘管 DC / DC 轉換器

晶閘管直流/直流轉換器 (DC) 是一種根據輸出參數（電流和電壓）的給定規律將交流電轉換為直流電並進行調節的裝置。晶閘管轉換器設計用於為電機的電樞電路及其勵磁繞組供電。

晶閘管變流器由以下基本單元組成：

• 交流側變壓器或限流電抗器，

• 整流塊，

• 平滑電抗器，

• 控制、保護和信號系統的要素。

變壓器與轉換器的輸入和輸出電壓相匹配，並且（與限流電抗器一樣）限制輸入電路中的短路電流。平滑電抗器設計用於平滑整流電壓和電流的紋波。如果負載電感足以將紋波限制在一定範圍內，則不提供電抗器。

使用晶閘管 DC-DC 轉換器可以實現與使用旋轉轉換器時幾乎相同的電驅動特性 發電機-電動機系統 (D—D)，即在較寬的範圍內調節發動機的轉速和扭矩，以獲得特殊的機械特性和所需的啟動、停止、倒車等瞬態特性。

然而，與旋轉靜態轉換器相比，它們具有許多眾所周知的優勢，這就是為什麼在起重機電力驅動的新開發中首選靜態轉換器的原因。晶閘管 DC-DC 轉換器最有希望用於功率超過 50-100 kW 的起重機機構的電力驅動以及需要在靜態和動態模式下獲得驅動器特殊特性的機構。

整流方案、轉換器功率電路的構造原理

晶閘管變流器分為單相和多相 校正電路…… 基本整流方案有多種設計比。這些方案之一如圖 1 所示。 1，一個。通過改變控制角 α 產生的電壓 Va 和電流 Ia 的調節。 1、b-e，以三相零整流電路中帶有源感性負載的電流和電壓變化的性質表示

米。 1、三相中性線電路（a）及整流（b、c）和逆變（d、e）模式下的電流電壓變化圖。

圖中所示的角度 γ（開關角）表徵了電流同時流過兩個晶閘管的時間段。調整電壓的平均值 Ba 對調整角 α 的依賴性稱為控制特性。

對於中性電路，平均整流電壓由下式給出

式中m——變壓器次級繞組的相數； U2f為變壓器次級繞組相電壓的有效值。

對於電橋電路Udo要高2倍，因為這些電路相當於串聯了兩個零電路。

單相校正電路通常用於電感電阻較大的電路，這些電路是電動機的獨立勵磁繞組電路，以及小功率電動機（最大 10-15 kW）的電樞電路。多相電路主要用於功率超過 15-20 kW 的電動機的鑄造電樞電路，較少用於為勵磁繞組供電。與單相相比，多相整流電路具有許多優點。主要的是：整流電壓和電流的脈動更低，更好地使用變壓器和晶閘管，供電網絡各相的對稱負載。

在用於功率超過 20 kW 的起重機驅動器的晶閘管 DC-DC 轉換器中，使用 三相橋式電路……這是由於變壓器和晶閘管的良好使用，整流電壓和電流的紋波水平低，以及變壓器電路和設計的簡單性。三相橋式電路的一個眾所周知的優點是它可以不使用變壓器連接，而是使用限流電抗器，其尺寸明顯小於變壓器的尺寸。

在三相中性線電路中，由於磁通的恆定分量的存在，使用具有常用接線組 D/D 和 Δ/Y 的變壓器的條件更差。這導致磁路的橫截面增加，並因此導致變壓器的設計功率增加。為了消除磁通的恆定分量，採用了變壓器次級繞組的鋸齒形接法，這也一定程度上增加了設計功率。增加的電平、整流電壓的紋波以及上述缺點限制了三相中性電路的使用。

當用於低壓和大電流時，建議使用六相電抗器電路，因為在該電路中，負載電流並聯流動，而不是像三相橋式電路中那樣通過兩個二極管串聯流動。該電路的缺點是存在典型功率約為校正額定功率 70% 的平滑電抗器。此外，在六相電路中使用了相當複雜的變壓器設計。

基於晶閘管的整流電路提供兩種工作模式——整流器和逆變器。當在逆變器模式下運行時，來自負載電路的能量被轉移到供電網絡，即與整流器模式相反的方向，因此，當逆變器時，電流和 e。 ETC。 c. 變壓器的繞組方向相反，拉直時 - 一致。反相模式下的電流源是e。 ETC。 c. 必須超過逆變器電壓的負載（直流電機、電感）。

晶閘管變流器從整流方式向逆變方式的轉變是通過改變e的極性來實現的。 ETC。 c. 使用感性負載增加負載和角度 α 超過 π / 2。

米。 2. 反並聯電路用於開啟閥門組。 UR1——UR4——平整電抗器； RT——限流電抗器； CP——平波電抗器。

米。 3、電機勵磁繞組電路不可逆TP方案。為確保反轉模式，下一個閉合晶閘管必須有時間恢復其阻斷特性，同時其上存在負電壓，即角度為 φ（圖 1，c）。

如果沒有發生這種情況，則閉合晶閘管可以在施加正向電壓時重新打開。這將導致逆變器傾覆，此時會出現緊急電流，例如ETC。 c. 直流電機與變壓器方向匹配。為避免翻轉，需要條件

式中δ——晶閘管閉鎖特性恢復角； β = π — α 這是逆變器的超前角。

用於為電機電樞電路供電的晶閘管轉換器的電源電路分為不可逆（一個整流器組晶閘管）和可逆（兩個整流器組）版本。不可逆版本的晶閘管轉換器提供單向傳導，允許在電機和發電機模式下僅在電機扭矩的一個方向上運行。

要改變力矩的方向，要么改變電樞電流的方向，同時保持勵磁磁通的方向不變，要么改變勵磁磁通的方向，同時保持電樞電流的方向不變。

逆變晶閘管變換器有幾種類型的電源電路圖。最常見的方案是將兩組閥反並聯連接到變壓器的一個次級繞組（圖 2）。這種方案可以在沒有單獨變壓器的情況下通過 RT 電抗器的陽極限流器從公共交流網絡為晶閘管組供電來實現。向電抗器版本的過渡顯著減小了晶閘管轉換器的尺寸並降低了其成本。

用於電機磁場繞組電路的晶閘管變流器主要採用不可逆結構。在圖。圖3a顯示了所使用的整流器開關電路之一。該電路允許您在很寬的範圍內改變電機的勵磁電流。電流的最小值出現在晶閘管 T1 和 T2 閉合時，最大值出現在它們打開時。在圖。圖 3、b、d 顯示了晶閘管這兩種狀態下整流電壓變化的性質，圖 3 中3、在為條件時

逆變晶閘管變流器的控制方法

在逆變晶閘管變流器中，主要有兩種控制閥組的方式——聯合和分離。另一方面，共同管理是一致且不一致的。

具有協調控制，射擊脈衝 晶閘管 以這樣的方式應用於兩組閥，使得兩組的校正電壓的平均值彼此相等。這是有條件提供的

其中av和ai——整流器組和逆變器組的調節角。在控制不一致的情況下，逆變組的平均電壓超過整流組的電壓。這是在以下條件下實現的

由於聯合控制的組電壓瞬時值始終不相等，因此在晶閘管組與變壓器繞組組成的閉環（或迴路）中，均流過均流電流限制均壓電抗器UR1-UR4 包含在晶閘管變流器中（見圖 1）。

電抗器連接到均衡電流迴路，每組一個或兩個，並且選擇它們的電感以使均衡電流不超過額定負載電流的10％。當限流電抗器接通時，每組兩個，它們在負載電流流過時飽和。例如，在B組運行期間，電抗器UR1和UR2飽和，而電抗器URZ和UR4保持不飽和並限制均衡電流。如果反應堆開啟，每組一個（UR1 和 URZ），當有效載荷流動時它們不會飽和。

具有不一致控制的轉換器比具有協調控制的轉換器具有更小的電抗器尺寸。然而，由於控制不一致，允許的控制角度範圍減小，從而導致變壓器的使用效果變差，裝置的功率因數下降。同時，電氣控制的線性度和速度特性驅動器被侵犯。閥組的單獨控制用於完全消除均衡電流。

單獨的控制在於控制脈衝只施加到此時應該工作的組。不向空閒組的閥提供控制脈衝。為了改變晶閘管變流器的工作模式，使用了一種特殊的開關裝置，當晶閘管變流器的電流為零時，首先從先前的工作組中移除控制脈衝，然後在短暫的暫停後（5- 10 ms），向另一組發送控制脈衝。

分體控制，分組閥迴路中無需加入均壓電抗器，可充分利用變壓器，逆變方式下晶閘管變流器動作時間減少導致逆變器翻車的概率為減少，能量損失減少，因此由於沒有均衡電流，電驅動器的效率增加。然而，單獨控制對阻斷控制脈衝的裝置的可靠性提出了很高的要求。

阻塞裝置的操作故障和非工作晶閘管組上控制脈衝的出現導致晶閘管轉換器內部短路，因為在這種情況下組之間的均衡電流僅受變壓器電抗的限制繞組並達到一個不可接受的大值。