थायरिस्टर डीसी / डीसी कन्व्हर्टर

थायरिस्टर डीसी/डीसी कन्व्हर्टर (डीसी) हे आउटपुट पॅरामीटर्स (करंट आणि व्होल्टेज) च्या दिलेल्या कायद्यानुसार नियमनसह पर्यायी प्रवाहाचे थेट प्रवाहात रूपांतर करण्यासाठी एक उपकरण आहे. थायरिस्टर कन्व्हर्टर्स मोटर्सच्या आर्मेचर सर्किट्स आणि त्यांच्या फील्ड विंडिंगला उर्जा देण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

थायरिस्टर कन्व्हर्टरमध्ये खालील मूलभूत युनिट्स असतात:

• एसी बाजूला ट्रान्सफॉर्मर किंवा वर्तमान-मर्यादित अणुभट्टी,

• रेक्टिफायर ब्लॉक्स,

• गुळगुळीत अणुभट्ट्या,

• नियंत्रण, संरक्षण आणि सिग्नलिंग प्रणालीचे घटक.

ट्रान्सफॉर्मर कन्व्हर्टरच्या इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेजशी जुळतो आणि (करंट-लिमिटिंग रिअॅक्टरप्रमाणे) इनपुट सर्किट्समध्ये शॉर्ट-सर्किट करंट मर्यादित करतो. स्मूथिंग अणुभट्ट्या सुधारित व्होल्टेज आणि करंटच्या लहरी गुळगुळीत करण्यासाठी डिझाइन केल्या आहेत. लोड इंडक्टन्स विशिष्ट मर्यादेत तरंग मर्यादित करण्यासाठी पुरेसे असल्यास अणुभट्ट्या प्रदान केल्या जात नाहीत.

थायरिस्टर डीसी-डीसी कन्व्हर्टरचा वापर रोटरी कन्व्हर्टर वापरताना व्यावहारिकदृष्ट्या समान इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह वैशिष्ट्ये लक्षात घेण्यास अनुमती देतो. जनरेटर-मोटर प्रणाली (D — D), म्हणजे, इंजिनचा वेग आणि टॉर्क विस्तृत श्रेणीत समायोजित करण्यासाठी, विशेष यांत्रिक वैशिष्ट्ये आणि ट्रान्झिएंट्सचे इच्छित स्वरूप प्राप्त करण्यासाठी, सुरू करताना, थांबवताना, उलटताना इ.

तथापि, रोटरी स्टॅटिक कन्व्हर्टर्सच्या तुलनेत, त्यांच्याकडे अनेक ज्ञात फायदे आहेत, म्हणूनच क्रेन इलेक्ट्रिक ड्राइव्हच्या नवीन विकासामध्ये स्थिर कन्व्हर्टरला प्राधान्य दिले जाते. थायरिस्टर डीसी-डीसी कन्व्हर्टर्स 50-100 किलोवॅटपेक्षा जास्त शक्ती असलेल्या क्रेन यंत्रणेच्या इलेक्ट्रिक ड्राइव्हमध्ये वापरण्यासाठी सर्वात आशाजनक आहेत आणि ज्या यंत्रणांना स्थिर आणि डायनॅमिक मोडमध्ये ड्राइव्हची विशेष वैशिष्ट्ये प्राप्त करणे आवश्यक आहे.

दुरुस्ती योजना, कन्व्हर्टरच्या पॉवर सर्किट्सच्या बांधकामाची तत्त्वे

थायरिस्टर कन्व्हर्टर सिंगल-फेज आणि मल्टी-फेजसह बनवले जातात सुधारात्मक सर्किट्स… मूलभूत सुधारणा योजनांसाठी अनेक डिझाइन गुणोत्तर आहेत. यापैकी एक योजना अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. 1, अ. नियंत्रण कोन α... अंजीर मध्ये बदलून व्होल्टेज Va आणि वर्तमान Ia चे नियमन. 1, b-e, उदाहरणार्थ, सक्रिय-प्रेरणात्मक भार असलेल्या तीन-फेज शून्य-सुधारणा सर्किटमध्ये प्रवाह आणि व्होल्टेजच्या बदलाचे स्वरूप दर्शविले आहे.

तांदूळ. 1. थ्री-फेज न्यूट्रल सर्किट (a) आणि रेक्टिफायर (b, c) आणि इन्व्हर्टर (d, e) मोड्समधील करंट आणि व्होल्टेज बदलांचे आकृती.

आकृतीमध्ये दर्शविलेला कोन γ (स्विचिंग अँगल) दोन थायरिस्टर्समधून एकाच वेळी प्रवाह वाहणारा कालावधी दर्शवतो. समायोजन कोन α वर समायोजित व्होल्टेज Вa च्या सरासरी मूल्याच्या अवलंबनास नियंत्रण वैशिष्ट्य म्हणतात.

तटस्थ सर्किट्ससाठी, अभिव्यक्तीद्वारे सरासरी सुधारित व्होल्टेज दिले जाते

जेथे m — ट्रान्सफॉर्मरच्या दुय्यम वळणाच्या टप्प्यांची संख्या; U2f हे ट्रान्सफॉर्मरच्या दुय्यम वळणाच्या फेज व्होल्टेजचे rms मूल्य आहे.

ब्रिज सर्किट्ससाठी उदो 2 पट जास्त आहे, कारण ही सर्किट्स दोन शून्य सर्किट्सच्या सीरिज कनेक्शनच्या समतुल्य आहेत.

एकल-फेज सुधारणा सर्किट्स, नियम म्हणून, तुलनेने मोठ्या प्रेरक प्रतिरोधक सर्किट्समध्ये वापरली जातात. हे मोटर्सच्या स्वतंत्र उत्तेजना विंडिंग्सचे सर्किट तसेच कमी-शक्तीच्या मोटर्सच्या आर्मेचर सर्किट्स (10-15 किलोवॅट पर्यंत) आहेत. पॉलीफेस सर्किट्स प्रामुख्याने 15-20 kW पेक्षा जास्त शक्ती असलेल्या मोटर्सच्या आर्मेचर सर्किट्स कास्ट करण्यासाठी आणि कमी वेळा फील्ड विंडिंगला पॉवर देण्यासाठी वापरली जातात. सिंगल-फेजच्या तुलनेत, पॉलीफेस रेक्टिफायर सर्किट्सचे बरेच फायदे आहेत. मुख्य म्हणजे: सुधारित व्होल्टेज आणि करंटचे कमी पल्सेशन, ट्रान्सफॉर्मर आणि थायरिस्टर्सचा चांगला वापर, पुरवठा नेटवर्कच्या टप्प्यांचे सममितीय लोडिंग.

थायरिस्टर डीसी-डीसी कन्व्हर्टर्समध्ये 20 किलोवॅटपेक्षा जास्त शक्ती असलेल्या क्रेन ड्राइव्हसाठी, याचा वापर तीन-फेज ब्रिज सर्किट… हे ट्रान्सफॉर्मर आणि थायरिस्टर्सचा चांगला वापर, रेक्टिफाइड व्होल्टेज आणि करंटची कमी लहरी पातळी आणि ट्रान्सफॉर्मर सर्किट आणि डिझाइनची साधेपणा यामुळे आहे.थ्री-फेज ब्रिज सर्किटचा एक सुप्रसिद्ध फायदा असा आहे की तो ट्रान्सफॉर्मर कनेक्शनसह नाही तर वर्तमान-मर्यादित अणुभट्टीसह बनविला जाऊ शकतो, ज्याचे परिमाण ट्रान्सफॉर्मरच्या परिमाणांपेक्षा लक्षणीयपणे लहान आहेत.

थ्री-फेज न्यूट्रल सर्किटमध्ये, सामान्यतः वापरल्या जाणार्या कनेक्शन गट D / D आणि Δ / Y सह ट्रान्सफॉर्मर वापरण्याची परिस्थिती फ्लक्सच्या स्थिर घटकाच्या उपस्थितीमुळे वाईट आहे. यामुळे चुंबकीय सर्किटच्या क्रॉस-सेक्शनमध्ये वाढ होते आणि त्यानुसार, ट्रान्सफॉर्मरची डिझाइन पॉवर. फ्लक्सचा स्थिर घटक दूर करण्यासाठी, ट्रान्सफॉर्मरच्या दुय्यम विंडिंग्सचे झिगझॅग कनेक्शन वापरले जाते, जे काही प्रमाणात डिझाइन पॉवर देखील वाढवते. वाढलेली पातळी, सुधारित व्होल्टेजची लहर, वर नमूद केलेल्या त्रुटींसह, थ्री-फेज न्यूट्रल सर्किटचा वापर मर्यादित करते.

कमी व्होल्टेज आणि उच्च प्रवाहासाठी वापरताना सहा-फेज रिअॅक्टर सर्किटची शिफारस केली जाते कारण या सर्किटमध्ये लोड करंट तीन-फेज ब्रिज सर्किटप्रमाणे दोन डायोडमधून मालिकेत न होता समांतर प्रवाहित होतो. या सर्किटचा गैरसोय म्हणजे सुधारित रेटेड पॉवरच्या सुमारे 70% च्या ठराविक शक्तीसह स्मूथिंग अणुभट्टीची उपस्थिती. याव्यतिरिक्त, सहा-फेज सर्किट्समध्ये एक ऐवजी जटिल ट्रान्सफॉर्मर डिझाइन वापरले जाते.

थायरिस्टर्सवर आधारित रेक्टिफायर सर्किट्स दोन मोडमध्ये ऑपरेशन प्रदान करतात - रेक्टिफायर आणि इन्व्हर्टर. इन्व्हर्टर मोडमध्ये कार्यरत असताना, लोड सर्किटमधून ऊर्जा पुरवठा नेटवर्कमध्ये हस्तांतरित केली जाते, म्हणजेच, रेक्टिफायर मोडच्या तुलनेत उलट दिशेने, म्हणून, इनव्हर्टिंग करताना, वर्तमान आणि ई. इ. c. ट्रान्सफॉर्मरचे विंडिंग विरुद्ध दिशेने निर्देशित केले जातात आणि जेव्हा सरळ केले जातात - त्यानुसार.इनव्हर्टिंग मोडमधील वर्तमान स्त्रोत ई आहे. इ. c. लोड (DC मशीन, इंडक्टन्स) जे इन्व्हर्टर व्होल्टेजपेक्षा जास्त असले पाहिजे.

थायरिस्टर कन्व्हर्टरचे रेक्टिफायर मोडमधून इन्व्हर्टर मोडमध्ये हस्तांतरण ई ची ध्रुवीयता बदलून प्राप्त होते. इ. c. प्रेरक भारासह π/2 वरील भार आणि कोन α वाढवणे.

तांदूळ. 2. वाल्वच्या गटांवर स्विच करण्यासाठी अँटी-समांतर सर्किट. UR1 — UR4 — लेव्हलिंग रिअॅक्टर्स; आरटी - वर्तमान-मर्यादित अणुभट्टी; CP - स्मूथिंग अणुभट्टी.

तांदूळ. 3. मोटर्सच्या उत्तेजित विंडिंग्सच्या सर्किट्ससाठी अपरिवर्तनीय टीपीची योजना. इनव्हर्शन मोड सुनिश्चित करण्यासाठी, पुढील क्लोजिंग थायरिस्टरवर नकारात्मक व्होल्टेज असताना त्याच्या अवरोधित गुणधर्म पुनर्संचयित करण्यासाठी वेळ असणे आवश्यक आहे, म्हणजे, कोनात φ (चित्र 1, c).

जर असे झाले नाही, तर बंद होणारा थायरिस्टर पुन्हा उघडू शकतो कारण त्यावर फॉरवर्ड व्होल्टेज लागू होतो. यामुळे इन्व्हर्टर उलटेल, जिथे आपत्कालीन प्रवाह येईल, उदा. इ. c. DC मशीन आणि ट्रान्सफॉर्मर दिशेला जुळतील. रोलओव्हर टाळण्यासाठी, अट आवश्यक आहे

जेथे δ — थायरिस्टरच्या लॉकिंग गुणधर्मांच्या जीर्णोद्धाराचा कोन; β = π — α हा इन्व्हर्टरचा मुख्य कोन आहे.

मोटर्सच्या आर्मेचर सर्किट्सला उर्जा देण्याच्या उद्देशाने थायरिस्टर कन्व्हर्टर्सचे पॉवर सर्किट्स अपरिवर्तनीय (थायरिस्टर्सचा एक रेक्टिफायर गट) आणि उलट करता येण्याजोग्या (दोन रेक्टिफायर गट) अशा दोन्ही आवृत्त्यांमध्ये बनवले जातात. थायरिस्टर कन्व्हर्टर्सच्या अपरिवर्तनीय आवृत्त्या, दिशाहीन वहन प्रदान करतात, मोटर टॉर्कच्या फक्त एकाच दिशेने मोटर आणि जनरेटर मोडमध्ये ऑपरेशन करण्यास परवानगी देतात.

क्षणाची दिशा बदलण्यासाठी, एकतर फील्ड फ्लक्स स्थिरांकाच्या दिशेसह आर्मेचर करंटची दिशा बदलणे आवश्यक आहे किंवा आर्मेचर करंटची दिशा कायम ठेवत फील्ड फ्लक्सची दिशा बदलणे आवश्यक आहे.

इन्व्हर्टिंग थायरिस्टर कन्व्हर्टरमध्ये अनेक प्रकारचे पॉवर सर्किट डायग्राम असतात. सर्वात सामान्य म्हणजे ट्रान्सफॉर्मरच्या एका दुय्यम वळण (चित्र 2) च्या वाल्वच्या दोन गटांच्या अँटी-समांतर कनेक्शनसह योजना. आरटी अणुभट्ट्यांच्या एनोड करंट लिमिटर्सद्वारे सामान्य पर्यायी नेटवर्कमधून थायरिस्टर गटांना खाद्य देऊन अशी योजना वेगळ्या ट्रान्सफॉर्मरशिवाय लागू केली जाऊ शकते. अणुभट्टी आवृत्तीचे संक्रमण थायरिस्टर कन्व्हर्टरच्या आकारात लक्षणीय घट करते आणि त्याची किंमत कमी करते.

मोटर फील्डच्या वळण सर्किट्ससाठी थायरिस्टर कन्व्हर्टर्स प्रामुख्याने अपरिवर्तनीय बांधकामात बनविले जातात. अंजीर मध्ये. 3a वापरलेले एक रेक्टिफायर स्विचिंग सर्किट दाखवते. सर्किट तुम्हाला मोटारच्या उत्तेजित करंटला विस्तृत श्रेणीमध्ये बदलू देते. विद्युत् प्रवाहाचे किमान मूल्य जेव्हा थायरिस्टर्स T1 आणि T2 बंद असतात तेव्हा होते आणि जास्तीत जास्त जेव्हा ते उघडे असतात. अंजीर मध्ये. 3, b, d thyristors च्या या दोन अवस्थांसाठी सुधारित व्होल्टेजमधील बदलाचे स्वरूप दर्शविते आणि अंजीर मध्ये. 3, स्थितीसाठी जेव्हा

थायरिस्टर कन्व्हर्टर उलट करण्यासाठी नियंत्रण पद्धती

थायरिस्टर कन्व्हर्टर्स उलट करताना, वाल्व गट नियंत्रित करण्याचे दोन मुख्य मार्ग आहेत - संयुक्त आणि वेगळे. दुसरीकडे, सह-व्यवस्थापन सातत्याने आणि विसंगतपणे केले जाते.

समन्वित नियंत्रणासह, शूटिंग डाळी थायरिस्टर्स व्हॉल्व्हच्या दोन गटांवर अशा प्रकारे लागू केले जातात की दोन गटांसाठी दुरुस्त केलेल्या व्होल्टेजची सरासरी मूल्ये एकमेकांशी समान असतात. हे अटीवर प्रदान केले जाते

जेथे av आणि ai — रेक्टिफायर्स आणि इनव्हर्टरच्या गटांचे समायोजन कोन. विसंगत नियंत्रणाच्या बाबतीत, इन्व्हर्टर ग्रुपचे सरासरी व्होल्टेज रेक्टिफायर ग्रुपच्या व्होल्टेजपेक्षा जास्त आहे. या अटीखाली हे साध्य झाले आहे

संयुक्त नियंत्रणासह समूह व्होल्टेजचे तात्कालिक मूल्य नेहमीच एकमेकांशी समान नसते, परिणामी थायरिस्टर गट आणि ट्रान्सफॉर्मर विंडिंग्सद्वारे तयार केलेल्या बंद लूपमध्ये (किंवा सर्किट्स) समानीकरण अणुभट्ट्या मर्यादित करण्यासाठी समान प्रवाह प्रवाह होतो. UR1-UR4 थायरिस्टर कन्व्हर्टरमध्ये समाविष्ट आहेत (चित्र 1 पहा).

अणुभट्ट्या समीकरण करंट लूपशी जोडलेल्या असतात, प्रत्येक गटात एक किंवा दोन, आणि त्यांचे इंडक्टन्स निवडले जाते जेणेकरून समानीकरण प्रवाह रेट केलेल्या लोड करंटच्या 10% पेक्षा जास्त नसावा. जेव्हा वर्तमान मर्यादित अणुभट्ट्या चालू केल्या जातात, प्रत्येक गटात दोन, लोड करंट वाहते तेव्हा ते संतृप्त होतात. उदाहरणार्थ, ग्रुप बी ऑपरेशन दरम्यान, अणुभट्ट्या UR1 आणि UR2 संतृप्त असतात, तर अणुभट्ट्या URZ आणि UR4 असंतृप्त राहतात आणि समानीकरण करंट मर्यादित करतात. अणुभट्ट्या चालू असल्यास, प्रति गट एक (UR1 आणि URZ), पेलोड वाहताना ते संतृप्त होत नाहीत.

विसंगत नियंत्रण असलेल्या कन्व्हर्टरमध्ये समन्वित नियंत्रणापेक्षा लहान अणुभट्टीचा आकार असतो.तथापि, विसंगत नियंत्रणासह, अनुज्ञेय नियंत्रण कोनांची श्रेणी कमी होते, ज्यामुळे ट्रान्सफॉर्मरचा अधिक वाईट वापर होतो आणि इंस्टॉलेशनच्या पॉवर फॅक्टरमध्ये घट होते. त्याच वेळी, इलेक्ट्रिकच्या नियंत्रण आणि गती वैशिष्ट्यांची रेखीयता ड्राइव्हचे उल्लंघन केले आहे. समानीकरण प्रवाह पूर्णपणे काढून टाकण्यासाठी वाल्वच्या गटांचे स्वतंत्र नियंत्रण वापरले जाते.

स्वतंत्र नियंत्रणामध्ये या वस्तुस्थितीचा समावेश आहे की नियंत्रण डाळी केवळ त्या गटावर लागू केल्या जातात जे या क्षणी कार्यरत असले पाहिजेत. निष्क्रिय गटाच्या वाल्व्हला नियंत्रण डाळींचा पुरवठा केला जात नाही. थायरिस्टर कन्व्हर्टरचा ऑपरेटिंग मोड बदलण्यासाठी, एक विशेष स्विचिंग डिव्हाइस वापरले जाते, जे थायरिस्टर कन्व्हर्टरचा प्रवाह शून्य असताना, प्रथम मागील कार्यरत गटातील नियंत्रण डाळी काढून टाकते आणि नंतर, थोड्या विरामानंतर (5- 10 ms), नियंत्रण डाळी दुसऱ्या गटाला पाठवते.

वेगळ्या नियंत्रणासह, व्हॉल्व्हच्या वेगळ्या गटांच्या सर्किटमध्ये समानीकरण अणुभट्ट्या समाविष्ट करण्याची आवश्यकता नाही, ट्रान्सफॉर्मर पूर्णपणे वापरला जाऊ शकतो, इन्व्हर्टर मोडमध्ये थायरिस्टर कन्व्हर्टरच्या ऑपरेटिंग वेळेत घट झाल्यामुळे इन्व्हर्टर उलटण्याची संभाव्यता आहे. कमी होते, उर्जेचे नुकसान कमी होते आणि त्यानुसार विद्युत ड्राइव्हची कार्यक्षमता समानतेच्या प्रवाहांच्या अनुपस्थितीमुळे वाढते. स्वतंत्र नियंत्रण, तथापि, नियंत्रण डाळी अवरोधित करण्यासाठी उपकरणांच्या विश्वासार्हतेवर उच्च मागणी ठेवते.

ब्लॉकिंग डिव्हाइसेसच्या ऑपरेशनमध्ये खराबी आणि नॉन-वर्किंग थायरिस्टर ग्रुपवर कंट्रोल पल्स दिसणे यामुळे थायरिस्टर कन्व्हर्टरमध्ये अंतर्गत शॉर्ट सर्किट होते, कारण या प्रकरणात गटांमधील समानता प्रवाह केवळ ट्रान्सफॉर्मरच्या अभिक्रियाद्वारे मर्यादित आहे. windings आणि एक अस्वीकार्य मोठ्या मूल्य पोहोचते.