晶闸管 DC / DC 转换器

晶闸管直流/直流转换器 (DC) 是一种根据输出参数（电流和电压）的给定规律将交流电转换为直流电并进行调节的装置。晶闸管转换器设计用于为电机的电枢电路及其励磁绕组供电。

晶闸管变流器由以下基本单元组成：

• 交流侧变压器或限流电抗器，

• 整流块，

• 平波电抗器，

• 控制、保护和信号系统的要素。

变压器与转换器的输入和输出电压相匹配，并且（与限流电抗器一样）限制输入电路中的短路电流。平滑电抗器设计用于平滑整流电压和电流的纹波。如果负载电感足以将纹波限制在一定范围内，则不提供电抗器。

使用晶闸管 DC-DC 转换器可以实现与使用旋转转换器时几乎相同的电驱动特性 发电机-电动机系统 (D—D)，即在较宽的范围内调节发动机的转速和扭矩，以获得特殊的机械特性和所需的启动、停止、倒车等瞬态特性。

然而，与旋转静态转换器相比，它们具有许多众所周知的优势，这就是为什么在起重机电力驱动的新开发中首选静态转换器的原因。晶闸管 DC-DC 转换器最有希望用于功率超过 50-100 kW 的起重机机构的电力驱动以及需要在静态和动态模式下获得驱动器特殊特性的机构。

整流方案、转换器功率电路的构造原理

晶闸管变流器分为单相和多相 校正电路…… 基本整流方案有多种设计比。这些方案之一如图 1 所示。 1，一个。通过改变控制角 α 产生的电压 Va 和电流 Ia 的调节。 1、b-e，以三相零整流电路中带有源感性负载的电流和电压变化的性质表示

米。 1、三相中性线电路（a）及整流（b、c）和逆变（d、e）模式下的电流电压变化图。

图中所示的角度 γ（开关角）表征了电流同时流过两个晶闸管的时间段。调整电压的平均值 Ba 对调整角 α 的依赖性称为控制特性。

对于中性电路，平均整流电压由下式给出

式中m——变压器次级绕组的相数； U2f为变压器次级绕组相电压的有效值。

对于电桥电路Udo要高2倍，因为这些电路相当于串联了两个零电路。

单相校正电路通常用于电感电阻较大的电路，这些电路是电动机的独立励磁绕组电路，以及小功率电动机（最大 10-15 kW）的电枢电路。多相电路主要用于功率超过 15-20 kW 的电动机的铸造电枢电路，较少用于为励磁绕组供电。与单相相比，多相整流电路具有许多优点。主要的是：整流电压和电流的脉动更低，更好地使用变压器和晶闸管，供电网络各相的对称负载。

在用于功率超过 20 kW 的起重机驱动器的晶闸管 DC-DC 转换器中，使用 三相桥式电路……这是由于变压器和晶闸管的良好使用，整流电压和电流的纹波水平低，以及变压器电路和设计的简单性。三相桥式电路的一个众所周知的优点是它可以不使用变压器连接，而是使用限流电抗器，其尺寸明显小于变压器的尺寸。

在三相中性线电路中，由于磁通的恒定分量的存在，使用具有常用接线组 D/D 和 Δ/Y 的变压器的条件更差。这导致磁路的横截面增加，并因此导致变压器的设计功率增加。为了消除磁通的恒定分量，采用了变压器次级绕组的锯齿形接法，这也一定程度上增加了设计功率。增加的电平、整流电压的纹波以及上述缺点限制了三相中性电路的使用。

当用于低压和大电流时，建议使用六相电抗器电路，因为在该电路中，负载电流并联流动，而不是像三相桥式电路中那样通过两个二极管串联流动。该电路的缺点是存在典型功率约为校正额定功率 70% 的平滑电抗器。此外，在六相电路中使用了相当复杂的变压器设计。

基于晶闸管的整流电路提供两种工作模式——整流器和逆变器。当在逆变器模式下运行时，来自负载电路的能量被转移到供电网络，即与整流器模式相反的方向，因此，当逆变器时，电流和 e。 ETC。 c. 变压器的绕组方向相反，拉直时 - 一致。反相模式下的电流源是e。 ETC。 c. 必须超过逆变器电压的负载（直流电机、电感）。

晶闸管变流器从整流方式向逆变方式的转变是通过改变e的极性来实现的。 ETC。 c. 使用感性负载增加负载和角度 α 超过 π / 2。

米。 2. 反并联电路用于开启阀门组。 UR1——UR4——平整电抗器； RT——限流电抗器； CP——平波电抗器。

米。 3、电机励磁绕组电路不可逆TP方案。为确保反转模式，下一个闭合晶闸管必须有时间恢复其阻断特性，同时其上存在负电压，即角度为 φ（图 1，c）。

如果没有发生这种情况，则闭合晶闸管可以在施加正向电压时重新打开。这将导致逆变器倾覆，此时会出现紧急电流，例如ETC。 c. 直流电机与变压器方向匹配。为避免翻转，需要条件

式中δ——晶闸管闭锁特性恢复角； β = π — α 这是逆变器的超前角。

用于为电机电枢电路供电的晶闸管转换器的电源电路分为不可逆（一个整流器组晶闸管）和可逆（两个整流器组）版本。不可逆版本的晶闸管转换器提供单向传导，允许在电机和发电机模式下仅在电机扭矩的一个方向上运行。

要改变力矩的方向，要么改变电枢电流的方向，同时保持励磁磁通的方向不变，要么改变励磁磁通的方向，同时保持电枢电流的方向不变。

逆变晶闸管变换器有几种类型的电源电路图。最常见的方案是将两组阀反并联连接到变压器的一个次级绕组（图 2）。这种方案可以在没有单独变压器的情况下通过 RT 电抗器的阳极限流器从公共交流网络为晶闸管组供电来实现。向电抗器版本的过渡显着减小了晶闸管转换器的尺寸并降低了其成本。

用于电机磁场绕组电路的晶闸管变流器主要采用不可逆结构。在图。图3a显示了所使用的整流器开关电路之一。该电路允许您在很宽的范围内改变电机的励磁电流。电流的最小值出现在晶闸管 T1 和 T2 闭合时，最大值出现在它们打开时。在图。图 3、b、d 显示了晶闸管这两种状态下整流电压变化的性质，图 3 中3、在for条件时

逆变晶闸管变流器的控制方法

在逆变晶闸管变流器中，主要有两种控制阀组的方式——联合和分离。另一方面，共同管理是一致且不一致的。

具有协调控制，射击脉冲 晶闸管 以这样的方式应用于两组阀门，使得两组的校正电压的平均值彼此相等。这是有条件提供的

其中av和ai——整流器组和逆变器组的调节角。在控制不一致的情况下，逆变组的平均电压超过整流组的电压。这是在以下条件下实现的

由于联合控制的组电压瞬时值始终不相等，因此在晶闸管组与变压器绕组组成的闭环（或回路）中，均流过均流电流，限制均流电抗器UR1-UR4 包含在晶闸管变流器中（见图 1）。

电抗器连接到均衡电流回路，每组一个或两个，并且选择它们的电感以使均衡电流不超过额定负载电流的10％。当限流电抗器接通时，每组两个，它们在负载电流流过时饱和。例如，在B组运行期间，电抗器UR1和UR2饱和，而电抗器URZ和UR4保持不饱和并限制均衡电流。如果反应堆开启，每组一个（UR1 和 URZ），当有效载荷流动时它们不会饱和。

具有不一致控制的转换器比具有协调控制的转换器具有更小的电抗器尺寸。然而，由于控制不一致，允许的控制角度范围减小，从而导致变压器的使用效果变差，装置的功率因数下降。同时，电气控制的线性度和速度特性驱动器被侵犯。阀组的单独控制用于完全消除均衡电流。

单独的控制在于控制脉冲仅施加到此刻应该工作的组。不向空闲组的阀提供控制脉冲。为了改变晶闸管变流器的工作模式，使用了一种特殊的开关装置，当晶闸管变流器的电流为零时，首先从先前的工作组中移除控制脉冲，然后在短暂的暂停后（5- 10 ms），向另一组发送控制脉冲。

分体控制，分组阀回路中无需加入均压电抗器，可充分利用变压器，逆变方式下晶闸管变流器动作时间减少导致逆变器翻车的概率为减少，能量损失减少，因此由于没有均衡电流，电驱动器的效率增加。然而，单独控制对阻断控制脉冲的装置的可靠性提出了很高的要求。

阻塞装置的操作故障和非工作晶闸管组上控制脉冲的出现导致晶闸管转换器内部短路，因为在这种情况下组之间的均衡电流仅受变压器电抗的限制绕组并达到一个不可接受的大值。