Режимы работы тиристорных преобразователей в ТВ

(Рис. 3.3.2.7., Рис. 3.3.2.8. и Рис. 3.3.2.9. приложения)

Во всех современных системах тиристорного возбуждения используется трехфазная мостовая схема выпрямления с управляемыми вентилями, тиристорами, Для понимания принципов работы преобразователей в ТВ, способов подачи тока возбуждения, регулирования тока и гашения поля генератора рассмотрим 3 режима работы преобразователей.

Термины системы управления открытием тиристорных преобразователей:

1. Угол естественного отпирания вентиля, - соответственно точки c1, c3, c5 для катодной группы и точки f4, f6, f2 – для анодной.

2. αрег – угол регулирования (угол открытия), для каждого вентиля отсчитывается от его угла естественного отпирания.

3. Длительность (ширина) отпирающего импульса, отсчитывается от его подачи до снятия, принимается в пределах 90° ÷ 120°.

4. Точки a1, a3, a5 – момент подачи управляющего импульса на вентили 1, 3, 5.

5. Точки b4, b6, b2 – момент подачи управляющего импульса на вентили 4, 6, 2.

Режимы работы ТП

Режим 1. (Рис. 3.3.2.7. приложения. Трехфазная мостовая схема ТП, αрег=90÷120⁰. Режим Uрот= 0, Iрот=0).

Угол управления α_рег = 90° ÷ 120° Режим Iрот. = 0.

В точке а1 открывается вентиль 1, с ним должен работать вентиль анодной группы 2, но он не открыт до точки b2. Открыт вентиль 6, который открылся в т. b6 и будет открыт в продолжении 120° с момента открытия. Выпрямленное напряжение в начальный момент U= Ua1-d, далее это напряжение уменьшается и становится равным нулю в точке с3. Выпрямленный ток стал бы тоже равным нулю, если бы нагрузка преобразователя была активной. Но поскольку ротор представляет собой большую индуктивность, начинается процесс инвертирования и ток продолжается за точкой с3 до точки e, пока не израсходуется энергия, запасенная в роторе.

Далее в точке b2 открывается вентиль 2 и все ещё открытый вентиль 1 работает с ним. Процесс происходит аналогично предыдущему, сначала выпрямление, потом после точки f4 - инвертирование.

Характер выпрямленного напряжения Uвыпр. пилообразный, с площадками U= 0.

Так как положительная и отрицательная составляющие Uвыпр. одинаковы, результирующее выпрямленное напряжение будет равно нулю, и ток ротора тоже равен нулю.

Т.е. при углах управления α_рег = 90° ÷ 120° ток ротора Iрот. = 0.

Режим 2. (Рис. 3.3.2.8. приложения. Трехфазная мостовая схема ТП, αрег<90. Рабочий режим).

Угол управления α = α_рег < 90°. Нормальный нагрузочный режим генератора.

Вентиль 1 открывается в точке a1 и работает с вентилем 6, открытым в точке b6. Начальное выпрямленное напряжение, равное Ua1-d, к точке с3 уменьшается до нуля, но ток после прохождения точки с3 продолжается, теперь это ток режима инвертирования. Ещё до полного разряда энергии, запасенной в роторе, в точке b2 открывается вентиль 2 и вентиль 1 начинает работать с ним в режиме выпрямления. Начальное напряжение здесь будет равно Ug-b2. Со временем напряжение уменьшается до нуля в точке f4, после которой вновь начинается процесс инвертирования, продолжающийся до включения вентиля 3 в точке а3. Снова начинается выпрямление теперь между 3 и 2 вентилями и далее всё повторяется, - выпрямление, инвертирование и т. д .

Выпрямленное напряжение представляет пилу положительных и отрицательных напряжений, смещенную в область положительных напряжений. Среднее значение выпрямленного напряжения положительное. Чем меньше угол α _рег, тем больше положительная составляющая выпрямленного напряжения, а, следовательно, больше напряжение и ток ротора. Изменение величины тока ротора в схемах ТВ производится изменением угла регулирования, угла открытия вентилей тиристорных преобразователей.

Действительное напряжение Uвыпр. имеет более сложную форму, изрезано еще больше за счет так называемых углов коммутации, углов, в течение которых происходит переход с одного вентиля на другой. Величина этих углов ɣ составляет 6° ÷ 12°.

Однако, несмотря на это, ток ротора будет строго постоянный.

Режим 3. (Рис. 3.3.2.9. приложения. Трехфазная мостовая схема ТП, αрег=135⁰. Режим инвертирования).

Угол управления α = 135° ÷ 150°. Гашение поля генератора, режим инвертирования.

Инверторный режим создается установкой углов регулирования > 120° вплоть до 180°.

Для надежности режима, с некоторым запасом угол инвертирования принимают равным 135° ÷ 150°.

Инверторный режим начинается после нормального режима работы генератора или после режима форсировки возбуждения и продолжается до тех пор, пока продолжается ток ротора, пока ток поддерживается энергией, запасенной в мощной индуктивности ротора. В этом режиме вентили работают так, что катодная группа проводит ток при отрицательных анодах, а анодная – при положительных катодах.

Гашение поля производится всегда одной группой вентилей. В первый момент ток инвертирования равен току предшествующего режима, затем со временем он уменьшается. На диаграмме напряжений точки a1, a3, a5 – моменты подачи управляющих импульсов на вентили катодной группы, а точки b6, b2, b4 – на вентили анодной. В точке a1 вступает в работу вентиль 1, он работает с вентилем 6, начальное напряжение при этом отрицательное Ua1-d1, режим инверторный, он продолжается до открытия вентиля 2 в точке b2. Теперь работают вентили 1 и 2, и снова напряжение Uq2-b2отрицательное, режим инверторный, продолжается до открытия вентиля 3 в точке a3. Начальное напряжение Ua3-d3 – отрицательное. Общее выпрямленное напряжение – отрицательное.

После того, как израсходуется вся энергия ротора, напряжение Uрот = 0, ток ротора. = 0,

С вентилей снимаются управляющие импульсы, преобразователь закрыт.

Таким образом, изменяя угол управления тиристорами преобразователя в ТВ изменяют ток Iрот. в нормальном режиме, создают режим форсировки возбуждения, гасят поле генератора переводом ТП в инверторный режим и «отключают» ток ротора.