6.2.3. Инверторный режим работы тиристорного электропривода

Реверсивные тиристорные преобразователи содержат два комплекта выпря­мительных групп, каждая из которых проводит ток в одном направлении, и особенно­сти их работы связаны со способом управления выпрямительными группами, с харак­тером нагрузки (работа на якорь двигателя или обмотку возбуждения), наличием ста­тического и динамического уравнительных токов, необходимостью принимать специ­альные меры для их ограничения.

Рассмотрим особенности инверторного режима работы ТП на якорь двигателя и обмотку возбуждения.

Рис. 6.15. Внешние характеристики тиристорного преобразователя и скоростные характеристики электропривода

А

В инверторном режиме источником тока является ЭДС нагрузки (машина постоянного тока), индуктивность (рис.4.16), которая должна превышать ЭДС ин­вертора, в результате чего происходит преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного тока и передача ее в сеть. При этом ток и ЭДС питающей фазы направлены встречно, а ток через тиристоры протекает под действием разности ЭДС нагрузки и ЭДС инвертора. В трехфазной нулевой схеме (рис.6.16,а) при работе в инверторном режиме якорь двигателя постоянного тока, находящегося в режиме ре­куперативного торможения, плюсом подключен к нулевой точке трансформатора, а тиристоры открываются с углом > , обеспечивая протекание тока через тиристоры большую часть времени в общем случае при отрицательном значении вторичной фазной ЭДС трансформатора

, (6.23)

где - ЭДС двигателя;

- ЭДС инвертора;

– эквивалентное сопротивление силовой цепи.

Таким образом, для осуществления инверторного режима ТП, работающего на якорь двигателя, необходимо выполнение трех условий:

1) плюс ЭДС двигателя должен быть подан на аноды тиристоров, для чего нужно осуществить переключение якоря двигателя с помощью реверсора либо иметь вторую группу тиристоров на противоположное направление тока;

2) импульсы управления подавать на тиристоры с углом

3) ЭДС двигателя должна быть больше среднего значения ЭДС инвертора .

В отличие от работы на якорь двигателя инверторный режим преобразователя, работающего на обмотку возбуждения, происходит через ту же группу тиристоров, работавшую в выпрямительном режиме. Для инвертирования тока возбуждения при его спадании необходимо установить угол ,при этом ЭДС самоиндукции своим знаком плюс подаётся на аноды тиристоров (рис. 6.16,б) и в соответствии с дифференциальным уравнением

(6.24)

ток возбуждения уменьшается по закону

, (6.25)

где - начальное значение тока возбуждения;

- постоянная времени цепи обмотки возбуждения;

, - сопротивление и индуктивность цепи обмотки возбуждения, включая внутреннее сопротивление преобразователя.

Рис. 6.16. Схемы и волновые диаграммы тиристорного электропривода в инверторном режиме

Если считать, что ЭДС преобразователя изменяется скачком, а при равняется нулю, то в момент времени

(6.26)

ток возбуждения становится равным нулю (рис. 6.17).

Таким образом, глубина инверторного режима преобразователя (угол регулирования < <180˚) определяет время спадания тока возбуждения до нуля. При нефорсированный процесс спадания тока и без инвертирования ( см. рис. 6.17, кривая 1), а при > - форсированный с инвертированием (см. рис. 6.17, кривая 2).

Общим при работе ТП в инверторном режиме на пассивную (обмотка возбуждения) и активную (якорь двигателя) цепи нагрузки является невозможность реализации инверторного режима преобразователя с углом регулирования 180˚ . Для безопасного инвертирования максимальный угол управления ограничивается величиной

, (6.27)

где – угол коммутации;

- угол восстановления запирающих свойств тиристоров, ˚;

- наибольшее значение асимметрии управляющих импульсов во всём диапазоне изменения угла регулирования, не более 3˚.

Для реальных ТП при максимально допустимых токах (2,25 в течение 10 с) угол коммутации составляет 8-12 .

Тогда максимальный угол управления

˚,

а угол безопасного инвертирования

.

Как следует из рис. 6.16, в инверторном режиме коммутация тиристоров должна заканчиваться таким образом, чтобы закрывающийся тиристор успел восстановить свои запирающие свойства, пока на нём имеется отрицательное напряжение, т.е. в пределах угла (рис. 6.16). Если этого не произойдёт, то тиристор с момента будут продолжать проводить ток, так как к нему прикладывается прямое напряжение , а затем . Это приведёт к «опрокидыванию» инвертора, при котором возникает аварийный ток, так как ЭДС двигателя и трансформатора совпадут по направлению (режим к.з. ). Для исключения «опрокидывания» инвертора необходимо, чтобы

> .

В инверторном режиме внешние характеристики отличаются от характеристик выпрямленного режима тем, что с ростом нагрузки напряжение не падает, а возрастает в соответствии с выражением (6.18) и рис. 6.15.

Кроме того, в инверторном режиме существует граница предельного (безопасного) режима инвертирования, описываемая приближённо уравнением

.

Рис. 6.17. Переходный процесс снижения тока возбуждения: 1 – нефорсированный; 2 – форсированный