Convertisseurs de vannes CC

Les convertisseurs CC à vannes sont utilisés pour alimenter les enroulements de champ et d'induit des moteurs électriques CC dans le cas où une large plage de régulation de vitesse et une haute qualité des modes transitoires de l'entraînement électrique sont requises.

Pour ces utilisateurs, les circuits de puissance des convertisseurs de vannes peuvent être : zéro ou pont, monophasés ou triphasés. Le choix de l'un ou l'autre circuit convertisseur doit être basé sur :

• fournir l'excitation admissible dans la courbe de tension redressée,

• limiter le nombre et l'amplitude des harmoniques supérieures Tension alternative,

• forte utilisation du transformateur de puissance.

Il est bien connu que la tension pulsée redressée du convertisseur crée un courant pulsé dans le moteur qui perturbe la commutation normale du moteur. De plus, les ondulations de tension provoquent des pertes supplémentaires dans le moteur, ce qui oblige à surestimer sa puissance.

L'amélioration de la commutation et la réduction des pertes dans le moteur électrique peuvent être obtenues soit en augmentant le nombre de phases du redresseur, soit en introduisant une inductance de lissage, soit en améliorant la conception du moteur.

Si le convertisseur est conçu pour alimenter le circuit d'induit du moteur avec une faible inductance, ses circuits de puissance les plus rationnels sont triphasés : double zéro triphasé avec inductance de surtension, pont (Fig. 1).

Riz. 1. Circuits d'alimentation des convertisseurs à thyristors triphasés: a - double zéro triphasé avec réacteur d'égalisation, b - pont

Pour alimenter les bobines de champ Moteurs à courant continuavec une inductance importante, les circuits de puissance des convertisseurs de vannes peuvent être à la fois zéro triphasé et pont monophasé ou triphasé (Fig. 2).

Riz. 2. Schémas de redresseurs à thyristors pour alimenter les enroulements de champ: a-zéro triphasé, b-pont monophasé, c-chaussée semi-commandée triphasée

Parmi les circuits redresseurs triphasés, le plus répandu est le pont triphasé (Fig. 1, b). Les avantages de ce schéma de redressement sont les suivants : utilisation élevée du transformateur triphasé correspondant, la plus petite valeur de la tension inverse des vannes.

Pour les entraînements électriques de forte puissance, la réduction de l'ondulation de tension redressée est obtenue en connectant des ponts redresseurs en parallèle ou en série. Dans ce cas, les ponts redresseurs sont alimentés soit par un transformateur à trois enroulements, soit par deux transformateurs à deux enroulements.

Dans le premier cas, l'enroulement primaire du transformateur est connecté "en étoile", et le secondaire - dans "l'étoile", l'autre - dans le "triangle".Dans le second cas, l'un des transformateurs est connecté selon le schéma "étoile-étoile", et le second - selon le schéma "delta-étoile".

En raison du fait que les enroulements primaires ou secondaires des transformateurs ont des schémas de connexion différents, la tension redressée sur un pont aura des formes d'onde déphasées à un angle par rapport aux formes d'onde de tension redressées sur l'autre pont. En conséquence, la tension redressée totale de l'induit du moteur aura des ondulations dont la fréquence est 2 fois supérieure à la fréquence des ondes de chaque pont.L'équation des valeurs instantanées des tensions redressées en parallèle des ponts connectés est réalisée par un réacteur de lissage. Lorsque les ponts redresseurs sont connectés en série, le circuit fonctionne de manière similaire.

Pour réduire le nombre de vannes contrôlables, des circuits semi-régulés ou à pont unique sont utilisés pour la correction. Dans ce cas, la moitié du pont, par exemple le groupe cathodique, est contrôlée et la moitié anodique n'est pas contrôlée, c'est-à-dire assemblés sur des diodes (voir Fig. 2, c).

Tous les circuits de puissance du convertisseur ci-dessus sont irréversibles, car ils assurent la circulation du courant dans la charge dans un seul sens. Le passage d'un circuit irréversible à un circuit réversible peut se faire soit en utilisant un inverseur de contact, soit en installant deux ensembles de redresseurs. De tels redresseurs sont réalisés en schémas antiparallèles (Fig. 3) ou croisés (Fig. 4).

Dans un circuit anti-parallèle, les deux ponts U1 et U2 (voir Fig. 3) sont alimentés par l'enroulement commun du transformateur et sont connectés en face et en parallèle l'un à l'autre. Dans un circuit croisé, chaque pont est alimenté par une bobine séparée et un croisement connecté à la charge.

Riz.3. Schéma des convertisseurs de connexion anti-parallèle

Riz. 4. Schéma d'interconnexion des convertisseurs

La commande des vannes de pont des convertisseurs réversibles à deux composants peut être séparée ou conjointe. En commande séparée, les impulsions de commande sont fournies aux vannes du seul pont qui est actuellement en fonctionnement et fournit la direction de courant souhaitée dans le circuit de charge. Dans le même temps, les vannes de l'autre pont sont verrouillées.

En commande conjointe, les impulsions de commande sont fournies simultanément aux vannes des deux ponts, quel que soit le sens du courant dans la charge. Par conséquent, avec cette commande, l'un des ponts fonctionne en redresseur et l'autre est préparé pour le mode onduleur. La co-gouvernance, en revanche, peut être cohérente et incohérente.

En commande coordonnée, des impulsions de commande sont fournies aux vannes des deux ponts, de sorte que les valeurs moyennes de la tension corrigée y celle-ci étaient égales. Dans le cas d'une commande incohérente, il faut que la tension moyenne redressée du pont fonctionnant en mode onduleur (groupe de vannes onduleur) soit supérieure à la tension du pont fonctionnant en mode redresseur (groupe de vannes redresseur).

Le fonctionnement des circuits réversibles à commande conjointe se caractérise par la présence d'un courant d'égalisation dans une boucle fermée formée par les vannes de groupe et les enroulements du transformateur, qui apparaît du fait de l'inégalité des valeurs instantanées des tensions de groupe toutes le temps. Pour limiter ce dernier, des selfs d'égalisation L1 - L4 sont introduites dans les circuits (voir Fig. 3).

Les avantages de la commande coordonnée conjointe sont la simplicité, la facilité à passer d'un mode à l'autre, des caractéristiques statiques non ambiguës, l'absence de mode de courant intermittent même à faible charge. Cependant, avec cette commande, des courants d'égalisation importants circulent dans le circuit.

Les chaînes avec un contrôle inégalé ont des tailles d'étranglement plus petites qu'avec un contrôle adapté. Cependant, avec un tel contrôle, la plage d'angles de contrôle admissibles diminue, ce qui conduit à une sous-utilisation du transformateur et à une diminution du facteur de puissance.

Les inconvénients ci-dessus sont privés du circuit convertisseur avec une commande séparée. Cette méthode de commande élimine complètement les courants d'égalisation, car dans ce cas, la fourniture d'impulsions de commande n'est effectuée que pour un groupe de vannes de travail. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'égaliser les selfs et en général la puissance du transformateur, car le groupe redresseur peut être ouvert avec la valeur nulle de l'angle de réglage.