2.3. Раздельное управление группами тиристоров

При раздельном управлении управляющие импульсы подаются с СИФУ только на ту группу тиристоров, которая в данный момент времени формирует ток обмотки якоря заданного направления. На другую группу тиристоров управляющие импульсы не подаются и тиристоры этой группы закрыты. При таком управлении полностью исключается возможность протекания уравнительных токов и, следовательно, отпадает необходимость применения уравнительных реакторов. Кроме этого, в реверсивной трехфазной мостовой схеме (рис. 1б) можно исключить шесть RC-цепей (R7 - R12, C7 - C12).

Для осуществления раздельного управления в реверсивном тиристорном преобразователе применяется логическое устройство раздельного управления (ЛУ). При подаче на вход СИФУ управляющего сигнала определенной полярности ЛУ должно разрешить подачу управляющих импульсов только на ту группу тиристоров, которая формирует на обмотке якоря напряжение заданной полярности.

При изменении полярности управляющего сигнала угол регулирования  управляющих импульсов увеличивается, что приводит к уменьшению тока в якорной цепи. После перехода группы тиристоров, на которую разрешена подача управляющих импульсов, в режим прерывистых токов фиксируется момент времени, когда тиристоры закрыты и на них отсутствуют управляющие импульсы. В этот момент времени запрещается подача управляющих импульсов с СИФУ, после чего ЛУ обеспечивает определенную выдержку времени. Выдержка времени необходима для восстановления запирающих свойств тиристоров. По окончании выдержки времени разрешается подача управляющих импульсов на другую, ранее не работавшую, группу тиристоров. Очевидно, что работа ЛУ должна осуществляться в функции сигнала управления СИФУ, состояния тиристоров и управляющих импульсов.

Для контроля состояния тиристоров используются датчики проводимости тиристоров. Чаще всего непроводящее состояние тиристоров фиксируется в момент времени, когда напряжение на всех тиристорах отлично от нуля.

Раздельное управление позволяет избавиться от уравнительных реакторов и, следовательно уменьшить габариты и стоимость реверсивных тиристорных преобразователей. Поэтому раздельное управление является более предпочтительным.

3. Выбор силовых элементов тиристорного преобразователя

Ниже излагается инженерная методика выбора элементов силовой части тиристорных преобразователей постоянного тока, приведенная в [3,4].

3.1. Выбор тиристоров

Выбор тиристоров осуществляется по максимально допустимым току и напряжению.

Максимально допустимое значение тока, протекающего через тиристор, определяется максимально допустимой температурой полупроводниковой структуры, которая зависит от значения и формы тока, протекающего через тиристор, а также условий его охлаждения.

В паспортных данных на тиристоры указывается предельное (максимально допустимое среднее за период) значение тока I_п, длительно протекающего через тиристор. Это значение тока дается для классификационной схемы, в качестве которой выбрана схема однофазного однополупериодного управляемого выпрямителя с активной нагрузкой. Предельное значение тока для классификационной схемы определяется при частоте питающей сети 50 Гц, угле проводимости =180⁰, максимально допустимой температуре полупроводниковой структуры и максимально допустимой температуре корпуса. В классификационной схеме при активной нагрузке ток тиристора имеет синусоидальную форму (рис. 2), отношение максимального (амплитудного) значения тока I_max к среднему значению тока на выходе выпрямителя I_ср (для данной схемы предельному), т.е. коэффициент амплитуды k_a= I_max /I_ср =3,14, а отношение действующего значения тока I_действ тиристора к среднему значению тока I_ср тиристора, т.е. коэффициент формы тока для классификационной схемы k_фк=I_действ/I_ср=1,57.

В тиристорных преобразователях, работающих на якорь или обмотку возбуждения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, условия работы тиристора отличаются от тех, для которых в паспорте указывается предельное значение тока I_п. Так интервал проводимости  может отличаться от 180⁰, а форма тока через тиристор отличается от синусоидальной. Например, в трехфазных схемах управляемого выпрямителя при работе в области непрерывных токов, ток тиристора имеет форму, близкую к прямоугольной (рис. 2), а интервал проводимости =120⁰.

В табл. 2 приведены значения коэффициентов формы тока k_Ф и амплитуды k_a для синусоидальной и прямоугольной форм тока тиристора, а также для значений угла проводимости , отличающихся от классификационной схемы. Как видно из таблицы 1 с уменьшением угла проводимости  возрастают отношения действующего значения тока (коэффициент формы тока - k_ф) и максимального тока (коэффициент амплитуды k_a) к среднему значению тока.

Таблица 2