थाइरिस्टर डीसी / डीसी कन्वर्टर्स

थिरिस्टर डीसी / डीसी कनवर्टर (डीसी) आउटपुट पैरामीटर (वर्तमान और वोल्टेज) के दिए गए कानून के अनुसार विनियमन के साथ वैकल्पिक प्रवाह को प्रत्यक्ष प्रवाह में परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण है। थाइरिस्टर कन्वर्टर्स को मोटरों के आर्मेचर सर्किट और उनके फील्ड वाइंडिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है।

थायरिस्टर कन्वर्टर्स में निम्नलिखित बुनियादी इकाइयाँ होती हैं:

• एसी की तरफ एक ट्रांसफॉर्मर या करंट-लिमिटिंग रिएक्टर,

• शुद्ध करनेवाला ब्लॉक,

• चौरसाई रिएक्टर,

• नियंत्रण, सुरक्षा और सिग्नलिंग प्रणाली के तत्व।

ट्रांसफार्मर कनवर्टर के इनपुट और आउटपुट वोल्टेज से मेल खाता है और (वर्तमान-सीमित रिएक्टर की तरह) इनपुट सर्किट में शॉर्ट-सर्किट करंट को सीमित करता है। स्मूथिंग रिएक्टरों को सुधारित वोल्टेज और करंट के तरंगों को सुचारू करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यदि लोड अधिष्ठापन निश्चित सीमा के भीतर तरंग को सीमित करने के लिए पर्याप्त है तो रिएक्टर प्रदान नहीं किए जाते हैं।

थाइरिस्टर डीसी-डीसी कन्वर्टर्स का उपयोग व्यावहारिक रूप से उसी इलेक्ट्रिक ड्राइव विशेषताओं को महसूस करने की अनुमति देता है जब रोटरी कन्वर्टर्स का उपयोग करते समय जनरेटर-मोटर सिस्टम (डी - डी), अर्थात्, एक विस्तृत श्रृंखला पर इंजन की गति और टोक़ को समायोजित करने के लिए, विशेष यांत्रिक विशेषताओं और ग्राहकों की वांछित प्रकृति को शुरू करने, रोकने, उलटने आदि के दौरान प्राप्त करने के लिए।

हालांकि, रोटरी स्टैटिक कन्वर्टर्स की तुलना में, उनके कई ज्ञात फायदे हैं, यही वजह है कि क्रेन इलेक्ट्रिक ड्राइव के नए विकास में स्टैटिक कन्वर्टर्स को प्राथमिकता दी जाती है। थाइरिस्टर डीसी-डीसी कन्वर्टर्स 50-100 किलोवाट से अधिक की शक्ति वाले क्रेन तंत्र के इलेक्ट्रिक ड्राइव में उपयोग के लिए सबसे अधिक आशाजनक हैं और तंत्र जहां स्थिर और गतिशील मोड में ड्राइव की विशेष विशेषताओं को प्राप्त करना आवश्यक है।

सुधार योजनाएँ, कन्वर्टर्स के पावर सर्किट के निर्माण के सिद्धांत

थायरिस्टर कन्वर्टर्स सिंगल-फेज और मल्टी-फेज से बने होते हैं सुधारात्मक सर्किट... बुनियादी सुधार योजनाओं के लिए कई डिज़ाइन अनुपात हैं। इनमें से एक योजना को अंजीर में दिखाया गया है। 1, ए। नियंत्रण कोण α को बदलकर उत्पादित वोल्टेज Va और करंट Ia का विनियमन... अंजीर में। 1, बी-ई, उदाहरण के लिए, एक सक्रिय-आगमनात्मक भार के साथ तीन-चरण शून्य-सुधार सर्किट में धाराओं और वोल्टेज के परिवर्तन की प्रकृति को दिखाया गया है

चावल। 1. तीन-चरण तटस्थ सर्किट (ए) और रेक्टीफायर (बी, सी) और इन्वर्टर (डी, ई) मोड में वर्तमान और वोल्टेज परिवर्तन के आरेख।

आरेखों में दिखाया गया कोण γ (स्विचिंग कोण) उस समय अवधि को दर्शाता है जिसके दौरान दो थाइरिस्टर्स के माध्यम से वर्तमान प्रवाह एक साथ होता है। समायोजन कोण α पर समायोजित वोल्टेज के औसत मूल्य की निर्भरता को नियंत्रण विशेषता कहा जाता है।

तटस्थ सर्किट के लिए, औसत सुधारित वोल्टेज अभिव्यक्ति द्वारा दिया जाता है

जहाँ म - ट्रांसफार्मर के द्वितीयक वाइंडिंग के चरणों की संख्या; U2f ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग के चरण वोल्टेज का rms मान है।

ब्रिज सर्किट के लिए उडो 2 गुना अधिक है, क्योंकि ये सर्किट दो शून्य सर्किट के श्रृंखला कनेक्शन के बराबर हैं।

एकल-चरण सुधार सर्किट का उपयोग, एक नियम के रूप में, अपेक्षाकृत बड़े आगमनात्मक प्रतिरोध वाले सर्किट में किया जाता है। ये मोटरों की स्वतंत्र उत्तेजना वाइंडिंग के सर्किट हैं, साथ ही कम-शक्ति वाले मोटर्स (10-15 kW तक) के आर्मेचर सर्किट हैं। पॉलीपेज़ सर्किट का उपयोग मुख्य रूप से 15-20 kW से अधिक की शक्ति वाले मोटरों के आर्मेचर सर्किट की ढलाई के लिए किया जाता है और फ़ील्ड वाइंडिंग को कम करने के लिए अक्सर किया जाता है। एकल-चरण की तुलना में, पॉलीपेज़ रेक्टिफायर सर्किट के कई फायदे हैं। मुख्य हैं: सुधारित वोल्टेज और करंट का कम स्पंदन, ट्रांसफार्मर और थायरिस्टर्स का बेहतर उपयोग, आपूर्ति नेटवर्क के चरणों का सममित लोडिंग।

20 kW से अधिक की शक्ति वाले क्रेन ड्राइव के लिए इरादा थाइरिस्टर DC-DC कन्वर्टर्स में, का उपयोग तीन चरण पुल सर्किट... यह ट्रांसफॉर्मर और थाइरिस्टर्स के अच्छे उपयोग, सुधारित वोल्टेज और करंट के निम्न तरंग स्तर और ट्रांसफॉर्मर सर्किट और डिजाइन की सादगी के कारण है।तीन-चरण पुल सर्किट का एक प्रसिद्ध लाभ यह है कि इसे ट्रांसफॉर्मर कनेक्शन के साथ नहीं बनाया जा सकता है, लेकिन वर्तमान-सीमित रिएक्टर के साथ, जिसके आयाम ट्रांसफॉर्मर के आयामों से काफी छोटे हैं।

तीन-चरण तटस्थ सर्किट में, प्रवाह के एक निरंतर घटक की उपस्थिति के कारण आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कनेक्शन समूहों डी / डी और Δ / वाई के साथ ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करने की स्थिति खराब होती है। इससे चुंबकीय सर्किट के क्रॉस-सेक्शन में वृद्धि होती है और तदनुसार, ट्रांसफॉर्मर की डिजाइन शक्ति। फ्लक्स के निरंतर घटक को खत्म करने के लिए, ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग्स के एक ज़िगज़ैग कनेक्शन का उपयोग किया जाता है, जो डिज़ाइन की शक्ति को कुछ हद तक बढ़ाता है। बढ़ा हुआ स्तर, सुधारित वोल्टेज का तरंग, ऊपर उल्लिखित दोष के साथ, तीन-चरण तटस्थ सर्किट के उपयोग को सीमित करता है।

कम वोल्टेज और उच्च धारा के लिए उपयोग किए जाने पर एक छह-चरण रिएक्टर सर्किट की सिफारिश की जाती है क्योंकि इस सर्किट में तीन-चरण पुल सर्किट के रूप में दो डायोड के माध्यम से श्रृंखला में लोड धारा प्रवाहित होती है। इस सर्किट का नुकसान सुधारित रेटेड शक्ति के लगभग 70% की विशिष्ट शक्ति के साथ एक चौरसाई रिएक्टर की उपस्थिति है। इसके अलावा, छह-चरण सर्किट में एक जटिल ट्रांसफार्मर डिजाइन का उपयोग किया जाता है।

थाइरिस्टर्स पर आधारित रेक्टिफायर सर्किट दो मोड में ऑपरेशन प्रदान करते हैं - रेक्टिफायर और इन्वर्टर। इन्वर्टर मोड में काम करते समय, लोड सर्किट से ऊर्जा को आपूर्ति नेटवर्क में स्थानांतरित किया जाता है, जो कि रेक्टीफायर मोड की तुलना में विपरीत दिशा में होता है, इसलिए, उलटा होने पर, वर्तमान और ई। वगैरह। सी. ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग को विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाता है, और जब सीधा किया जाता है - तदनुसार।इन्वर्टिंग मोड में वर्तमान स्रोत ई है। वगैरह। सी. लोड (डीसी मशीन, इंडक्शन) जो इन्वर्टर वोल्टेज से अधिक होना चाहिए।

रेक्टीफायर मोड से इन्वर्टर मोड में थाइरिस्टर कनवर्टर का स्थानांतरण ई की ध्रुवीयता को बदलकर हासिल किया जाता है। वगैरह। ग. आगमनात्मक भार के साथ π / 2 के ऊपर भार और कोण α को बढ़ाना।

चावल। 2. वाल्वों के समूहों पर स्विच करने के लिए समानांतर-विरोधी सर्किट। UR1 — UR4 — लेवलिंग रिएक्टर; आरटी - वर्तमान-सीमित रिएक्टर; सीपी - स्मूथिंग रिएक्टर।

चावल। 3. मोटरों की उत्तेजना वाइंडिंग्स के सर्किट के लिए अपरिवर्तनीय टीपी की योजना। उलटा मोड सुनिश्चित करने के लिए, यह आवश्यक है कि अगले समापन थाइरिस्टर के पास अपने अवरुद्ध गुणों को बहाल करने का समय हो, जबकि उस पर नकारात्मक वोल्टेज हो, यानी कोण φ (छवि 1, सी) में।

यदि ऐसा नहीं होता है, तो क्लोजिंग थाइरिस्टर फिर से खुल सकता है क्योंकि उस पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है। इससे इन्वर्टर पलट जाएगा, जहां एक आपातकालीन करंट उत्पन्न होगा, जैसे उदा। वगैरह। सी. डीसी मशीन और ट्रांसफार्मर दिशा में मेल खाएंगे। रोलओवर से बचने के लिए, शर्त आवश्यक है

जहां δ थाइरिस्टर के लॉकिंग गुणों की बहाली का कोण है; β = π — α यह इन्वर्टर का लीड एंगल है।

थाइरिस्टर कन्वर्टर्स के पावर सर्किट, मोटर्स के आर्मेचर सर्किट को पावर देने के लिए, अपरिवर्तनीय (थाइरिस्टर्स का एक रेक्टीफायर समूह) और रिवर्सिबल (दो रेक्टीफायर समूह) संस्करणों में बने होते हैं। थाइरिस्टर कन्वर्टर्स के अपरिवर्तनीय संस्करण, यूनिडायरेक्शनल चालन प्रदान करते हैं, मोटर टॉर्क की केवल एक दिशा में मोटर और जनरेटर मोड में संचालन की अनुमति देते हैं।

पल की दिशा बदलने के लिए, या तो आर्मेचर करंट की दिशा को फील्ड फ्लक्स की दिशा के साथ बदलना आवश्यक है, या आर्मेचर करंट की दिशा को बनाए रखते हुए फील्ड फ्लक्स की दिशा को बदलना है।

इन्वर्टिंग थाइरिस्टर कन्वर्टर्स में कई प्रकार के पावर सर्किट आरेख होते हैं। ट्रांसफॉर्मर (छवि 2) की एक माध्यमिक घुमाव के लिए वाल्व के दो समूहों के समानांतर कनेक्शन के साथ सबसे आम योजना है। आरटी रिएक्टरों के एनोड करंट लिमिटर्स के माध्यम से एक सामान्य वैकल्पिक नेटवर्क से थाइरिस्टर समूहों को खिलाकर एक अलग ट्रांसफार्मर के बिना इस तरह की योजना को लागू किया जा सकता है। रिएक्टर संस्करण में संक्रमण से थाइरिस्टर कनवर्टर का आकार काफी कम हो जाता है और इसकी लागत कम हो जाती है।

मोटर क्षेत्रों के घुमावदार सर्किट के लिए थाइरिस्टर कन्वर्टर्स मुख्य रूप से अपरिवर्तनीय निर्माण में बने होते हैं। अंजीर में। चित्र 3 ए उपयोग किए गए रेक्टीफायर स्विचिंग सर्किट में से एक दिखाता है। सर्किट आपको एक विस्तृत श्रृंखला में मोटर की उत्तेजना धारा को बदलने की अनुमति देता है। करंट का न्यूनतम मूल्य तब होता है जब थायरिस्टर्स T1 और T2 बंद होते हैं, और अधिकतम जब वे खुले होते हैं। अंजीर में। 3, बी, डी थाइरिस्टर्स के इन दो राज्यों और अंजीर में सुधारित वोल्टेज में परिवर्तन की प्रकृति को दर्शाता है। 3, उस स्थिति के लिए जब

थाइरिस्टर कन्वर्टर्स को उलटने के लिए नियंत्रण के तरीके

इन्वर्टिंग थाइरिस्टर कन्वर्टर्स में, वाल्व समूहों को नियंत्रित करने के दो मुख्य तरीके हैं - संयुक्त और अलग। दूसरी ओर, सह-प्रबंधन लगातार और असंगत रूप से किया जाता है।

समन्वित नियंत्रण के साथ, शूटिंग दालों thyristors वाल्व के दो समूहों पर इस तरह से लागू होते हैं कि दो समूहों के लिए सही वोल्टेज के औसत मान एक दूसरे के बराबर होते हैं। यह शर्त पर प्रदान किया जाता है

जहाँ av और ai — रेक्टिफायर और इनवर्टर के समूहों के समायोजन कोण। असंगत नियंत्रण के मामले में, पलटनेवाला समूह का औसत वोल्टेज सुधारक समूह के वोल्टेज से अधिक होता है। यह इस शर्त के तहत हासिल किया जाता है कि

संयुक्त नियंत्रण के साथ समूह वोल्टेज का तात्कालिक मूल्य हर समय एक दूसरे के बराबर नहीं होता है, जिसके परिणामस्वरूप थाइरिस्टर समूहों और ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग द्वारा गठित एक बंद लूप (या सर्किट) में, एक समकारी वर्तमान प्रवाह को सीमित करने के लिए होता है जो समकारी रिएक्टरों को सीमित करता है। UR1-UR4 थाइरिस्टर कनवर्टर में शामिल हैं (चित्र 1 देखें)।

रिएक्टर समतुल्य वर्तमान लूप से जुड़े होते हैं, एक या दो प्रति समूह, और उनके अधिष्ठापन को चुना जाता है ताकि समकारी वर्तमान रेटेड लोड वर्तमान के 10% से अधिक न हो। जब वर्तमान सीमित रिएक्टरों को चालू किया जाता है, तो प्रति समूह दो, जब लोड करंट प्रवाहित होता है तो वे संतृप्त हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, ग्रुप बी ऑपरेशन के दौरान, रिएक्टर UR1 और UR2 संतृप्त होते हैं, जबकि रिएक्टर URZ और UR4 असंतृप्त रहते हैं और समकारी धारा को सीमित करते हैं। यदि रिएक्टर चालू हैं, तो प्रति समूह एक (UR1 और URZ), पेलोड प्रवाहित होने पर वे संतृप्त नहीं होते हैं।

असंगत नियंत्रण वाले कन्वर्टर्स में समन्वित नियंत्रण की तुलना में छोटे रिएक्टर आकार होते हैं।हालांकि, असंगत नियंत्रण के साथ, अनुमेय नियंत्रण कोणों की सीमा कम हो जाती है, जिससे ट्रांसफार्मर का खराब उपयोग होता है और स्थापना के पावर फैक्टर में कमी आती है। इसी समय, बिजली के नियंत्रण और गति विशेषताओं की रैखिकता ड्राइव का उल्लंघन है। समतुल्य धाराओं को पूरी तरह से समाप्त करने के लिए वाल्वों के समूहों के अलग-अलग नियंत्रण का उपयोग किया जाता है।

अलग नियंत्रण में यह तथ्य शामिल है कि नियंत्रण दालों को केवल उस समूह पर लागू किया जाता है जिसे इस समय काम करना चाहिए। निष्क्रिय समूह के वाल्वों को नियंत्रण दालों की आपूर्ति नहीं की जाती है। थाइरिस्टर कनवर्टर के ऑपरेटिंग मोड को बदलने के लिए, एक विशेष स्विचिंग डिवाइस का उपयोग किया जाता है, जो कि जब थाइरिस्टर कनवर्टर का वर्तमान शून्य होता है, तो पहले नियंत्रण दालों को पिछले कार्य समूह से हटा देता है, और फिर, एक छोटे से ठहराव (5-) के बाद 10 एमएस), दूसरे समूह को नियंत्रण दालें भेजता है।

अलग-अलग नियंत्रण के साथ, वाल्वों के अलग-अलग समूहों के सर्किट में समकारी रिएक्टरों को शामिल करने की कोई आवश्यकता नहीं है, ट्रांसफार्मर का पूरी तरह से उपयोग किया जा सकता है, इन्वर्टर मोड में थाइरिस्टर कनवर्टर के ऑपरेटिंग समय में कमी के कारण इन्वर्टर पलटने की संभावना है कम हो जाता है, ऊर्जा की हानि कम हो जाती है और तदनुसार समान धाराओं की अनुपस्थिति के कारण विद्युत ड्राइव की दक्षता बढ़ जाती है। अलग नियंत्रण, हालांकि, नियंत्रण दालों को अवरुद्ध करने के लिए उपकरणों की विश्वसनीयता पर उच्च मांग रखता है।

अवरोधक उपकरणों के संचालन में खराबी और एक गैर-कार्यशील थाइरिस्टर समूह पर नियंत्रण दालों की उपस्थिति से थाइरिस्टर कनवर्टर में एक आंतरिक शॉर्ट सर्किट होता है, क्योंकि इस मामले में समूहों के बीच समकारी धारा केवल ट्रांसफार्मर की प्रतिक्रिया से सीमित होती है वाइंडिंग्स और अस्वीकार्य रूप से बड़े मूल्य तक पहुँचता है।