1.2 Реверсивные тиристорныеАС-DC преобразователи

Реверсивные ТП обеспечивают изменение полярности выходного напряжения и протекание тока в нагрузке в обоих направлениях. Как правило, их получают из двух нереверсивных ТП, образующих две группы вентилей и включенных на общую нагрузку таким образом, что каждый из них обеспечивает протекание тока в одном из направлений. На рис. 12, а показана упрощенная схема такого преобразователя, в котором группа вентилей нереверсивного преобразователя В обеспечивает протекание тока в нагрузке i_В в условном направлении «вперед», а группа вентилей другого нереверсивного преобразователя Н – тока i_Н в направлении «назад».

Наибольшее распространение получили встречно-параллельные схемы реверсивных преобразователей. В них обе группы вентилей В и Н могут питаться от общего комплекта вторичных обмоток трансформатора. В качестве примера на рис. 12, б показана встречно-параллельная схема реверсивного ТП, в которой группы вентилей В и Н собраны по трехфазной мостовой схеме.

Управление группами вентилей в реверсивном ТП может быть раздельным и совместным. При раздельном управлении управляющие импульсы подаются только на ту группу, которая должна проводить ток нужного направления. При совместном управлении на одну из групп вентилей подаются управляющие импульсы с необходимым углом управления, обеспечивая нужные значение и направление тока в нагрузке, а другая группа вентилей при этом переводится в инверторный режим.

Особенностью совместного управления реверсивным ТП является возможность появления контура замыкания, так называемого уравнительного тока i_ур, протекающего через силовые цепи обоих нереверсивных преобразователей, минуя нагрузку (см. рис. 12, а). Этот ток из-за малого сопротивления выходных цепей ТП даже при незначительной суммарной ЭДС, совпадающей по направлению с проводящим направлением вентилей, может быть достаточно большим. Уравнительный ток дополнительно нагружает преобразователь, снижает КПД и может вызвать его перегрев и даже выход из строя.

Наиболее опасен непрерывный уравнительный ток. Для его устранения необходимо уравнять средние значения напряжений на выходе выпрямительной и инверторной групп. Такое управление реверсивным ТП получило название согласованного управления. Обозначив среднее значение напряжения на выходе выпрямительной группы U_dв, а на выходе инверторной группы, соответственно U_dи, из условия U_dв= - U_dи, получаем

,                                           (7)

где a_в, a_в – углы управления выпрямительной и инверторной групп, соответственно.

Из соотношения (7) следует

                               (8)

или

                                           (9)

Соотношение (9) определяет алгоритм согласованного управления группами реверсивного ТП.

Равенство средних значений напряжений на выходе выпрямительной и инверторной групп не исключает различий в их мгновенных значениях. В качестве примера на рис. 12, а показаны временные диаграммы, отражающие изменение выходного напряжения реверсивного ТП при совместном управлении группами вентилей, у которого каждая группа выполнена по трехфазной мостовой схеме. На этом рисунке кривая, отражающая изменение выходного напряжения выпрямительной группы u_dв, соответствует углу управления a_в=30⁰, а напряжения инверторной группы u_dи – углу управления a_и=150⁰. При этом, как следует из сказанного выше обеспечивается равенство средних значений напряжений обеих групп, т. е. U_dв =U_dи.

Однако, в контуре, образованном выходными цепями обеих групп вентилей, возникает, так называемое уравнительное напряжение Du_у = u_dв+ u_dи, где u_dв, u_dи выходные напряжения выпрямительной и инверторной групп. соответственно. Это напряжение вызывает протекание импульсов уравнительного тока i_ур, форма которых зависит от характера суммарного сопротивления контура замыкания этого тока. Чаще всего это сопротивление является преимущественно индуктивным, поэтому уравнительный ток протекает как при положительных значениях напряжения Du_у, когда ток i_ур нарастает, а индуктивность этого контура запасает электромагнитную энергию, так и частично при отрицательных значениях, когда ток i_ур спадает, а индуктивность отдает запасенную ранее энергию.

Для уменьшения уравнительного тока используют нелинейное согласование работы групп вентилей, при котором среднее значение напряжения на выходе инверторной группы превышает среднее значение напряжения на выходе выпрямительной группы. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы соотношение между углами управления выпрямительной a_в. и инверторной a_и групп было следующим:

                                                     (10)

Сумма углов a_в +a_и может выбираться различной. При некотором соотношении между углами a_в, и a_и можно добиться полного исчезновения уравнительного тока в статическом режиме работы ТП, т. е. при неизменных значениях выходных напряжений U_dв и U_dи. Однако, в переходных режимах, т. е. при одновременном изменении напряжений U_dв и U_dи, например, при реверсе преобразователя динамический уравнительный ток может быть значительным. Для ограничения динамического уравнительного тока в контур его замыкания обычно включают дополнительные уравнительные реакторы. В реверсивных мостовых встречно-параллельных схемах обычно используют четыре реактора Р1 –Р4, как показано на рис. 12, б.