MODELE SYMULACYJNE TRÓJFAZOWYCH NAWROTNYCH PRZEKSZTA TNIKÓW TYRYSTOROWYCH

Transkrypt

1 ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA TOM 29. ZESZYT 1 2, 2010 ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA TOM 29. ZESZYT 1 2, 2010 Kacper SOWA * MODELE SYMULACYJNE TRÓJFAZOWYCH NAWROTNYCH PRZEKSZTA TNIKÓW TYRYSTOROWYCH STRESZCZENIE W artykule omówiono dwa rodzaje trójfazowych nawrotnych przekszta³tników tyrystorowych: pierwszy uk³ad z pr¹dem obwodowy oraz drugi uk³ad z blokad¹ pr¹du obwodowego. Szczegó³owej analizie poddano proces zmiany kierunku pr¹du w obwodzie obci¹ enia oraz zjawiska temu towarzysz¹ce. S³owa kluczowe: przekszta³tnik tyrystorowy, pr¹d obwodowy THREE-PHASE BIDIRECTIONAL THYRISTOR CONVERTERS SIMULATION AND ANALYSIS This paper presents two models of three-phase bidirectional thyristor converters. The first one is a bidirectional converter with a circulating current control and the second is with no-circulating current. It also describes the results of the simulation and analysis of phenomena in these circuits. Keywords: thyristor converter, circulating current 1. WSTÊP Przekszta³tniki tyrystorowe o komutacji sieciowej (rys. 1a) znajduj¹ powszechne zastosowanie do zasilania górniczych maszyn wyci¹gowych, walcarek w hutnictwie, silników pr¹du sta³ego du ej mocy. Umo liwiaj¹ one p³ynn¹ regulacjê pr¹du i napiêcia. Napêdy pr¹du sta³ego z przekszta³tnikami tyrystorowymi wykorzystane do zasilania twornika umo liwiaj¹ uzyskanie p³ynnej regulacji prêdkoœci i innych wymaganych w uk³adzie napêdowym wielkoœci jak np. momentu obrotowego. 2. ZASADA DZIA ANIA TRÓJFAZOWEGO TYRYSTOROWYEGO PRZEKSZTA TNIKA MOSTKOWEGO Trójfazowy tyrystorowy przekszta³tnik mostkowy przedstawiony na rysunku 1a stanowi po³¹czenie dwóch przekszta³tników gwiazdowych. Tyrystory o wspólnych katodach (T1, T3, T5) nazywane s¹ grup¹ katodow¹, natomiast te o wspólnych anodach (T2, T4, T6) grup¹ anodow¹. Tyrystory za³¹czane s¹ impulsami bramkowymi, w parach (T1T2, T2T3, T3T4, T4T5, T5T6, T6T1). Pr¹d obci¹- enia p³ynie zawsze przez dwa tyrystory (parê), jeden z grupy katodowej i jeden z grupy anodowej. Do rozpoczêcia przewodzenia nale y jednoczeœnie za³¹czyæ oba tyrystory tworz¹ce parê. Ka dy z tyrystorów jest za³¹czany dwukrotnie podczas okresu: po raz pierwszy, gdy ma zacz¹æ przewodziæ w nowej parze i po raz drugi w odstêpie π/3, gdy ma nadal przewodziæ, a do pracy wprowadzany jest drugi tyrystor tworz¹cy z nim parê. W ci¹gu ka dego okresu napiêcia trójfazowego Ÿród³a, napiêcie wyjœciowe sk³ada siê z szeœciu jednakowych fragmentów (pulsów) o szerokoœci π/3, odpowiadaj¹cych przewodzeniu jednej pary tyrystorów (rys. 1b). a) b) 2π/3 π/3 I d ωt I d ωt ωt Rys. 1. Trójfazowy tyrystorowy przekszta³tnik mostkowy. RLE obci¹ enie, L k indukcyjnoœæ komutacyjna (a), przebiegi pr¹dów fazowych Ÿród³a zasilaj¹cego przekszta³tnik, zakresy przewodzenia poszczególnych tyrystorów (b) * AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia³ Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki, Katedra Automatyki Napêdu i Urz¹dzeñ Przemys³owych, al. A. Mickiewicza 30, Kraków, Poland 47

2 Kacper SOWA MODELE SYMULACYJNE TRÓJFAZOWYCH NAWROTNYCH PRZEKSZTA TNIKÓW TYRYSTOROWYCH 3. TRÓJFAZOWE DWUKIERUNKOWE PRZEKSZTA TNIKI TYRYSTOROWE Pojedynczy przekszta³tnik mostkowy dostarcza na wyjœciu napiêcie regulowane o dowolnym kierunku (α < π/2 napiêcie dodatnie, α > π/2 napiêcie ujemne). Jednak e z powodu jednokierunkowego przewodzenia tyrystorów nie ma mo - liwoœci zmiany kierunku przep³ywu pr¹du przez obci¹ enie (obrotów w przypadku zasilania silnika). Wi¹ e siê z koniecznoœci¹ prze³¹czania zacisków obwodu twornika lub wzbudzenia maszyny Przekszta³tniki z pr¹dem obwodowym Przep³yw pr¹du obci¹ enia w obu kierunkach jest mo liwy, jeœli do zasilania odbiornika zastosujemy dwa prostowniki mostkowe po³¹czone w konfiguracji jak na rysunku 2. Przekszta³tnik wymuszaj¹cy pr¹d I d w kierunku zaznaczonym na rysunku nazywamy dodatnim (P), a w kierunku przeciwnym ujemnym (N). razy wiêksza (poniewa p³ynie przez dwukrotnie wiêksz¹ liczbê zwojów), ni dla pr¹du obci¹ enia I d. Aby zapobiec takiej sytuacji, suma œrednich napiec wyjœciowych obu mostków w kierunku przewodzenia musi spe³niaæ nierównoœæ: U dp + U dn 0 Oznacza to zadawanie k¹tów α, tak aby by³a spe³niona zale noœæ: α P + α N π (I) (II) Dziêki temu œrednie wartoœci napiêæ wyjœciowych obu przekszta³tników bêd¹ sobie równe, lecz o przeciwnym kierunku oddzia³ania w obwodzie. Jeden z przekszta³tników bêdzie pracowa³ jako prostownik z okreœlon¹ wartoœci¹ napiêcia wyjœciowego, a drugi jako falownik z dok³adnie tak¹ sam¹ wartoœci¹ œredni¹ napiêcia wyjœciowego, lecz o przeciwnym zwrocie. Przyk³adowe przebiegi napiêæ obu przekszta³tników podczas realizacji omawianego sterowania przedstawiono na rysunku 3. Obrazuje on proces, w wyniku którego zmiana wysterowania obu mostków doprowadza do zmiany kierunku pr¹du w obwodzie obci¹ enia (nastêpuje zmiana wartoœci œredniej napiêcia od +U d0 do wartoœci U d0 ). Rys. 2. Struktura przekszta³tnika dwukierunkowego, zasilaj¹cego odbiornik o charakterze RLE Rysunek 2 przedstawia sytuacjê, podczas której do obci¹ enia energiê dostarcza przekszta³tnik P (pracuj¹cy jako prostownik). Wymusza on przep³yw pr¹du I d. Przez ten mostek mo e równie przep³ywaæ pr¹d i w, niep³yn¹cy przez obci¹ enie, a p³yn¹cy przez oba z przekszta³tników. Pr¹d i w nazywany jest pr¹dem wyrównawczym (obwodowym). Na rysunku 2 przedstawiono drogê jego przep³ywu (mo e on p³yn¹æ wy³¹cznie w jednym kierunku, od przekszta³tnika dodatniego do ujemnego). Zamyka siê on przez obwód o bardzo ma³ej rezystancji i napiêcie sta³e, ju o niewielkiej wartoœci wymusza w nim pr¹d obwodowy o bardzo du ej wartoœci. Bezpoœrednie po³¹czenie zacisków obu przekszta³tników spowodowa³oby przep³yw, teoretycznie bior¹c, nieskoñczenie wielkich pr¹dów obwodowych. W uk³adach takich stosuje siê d³awiki sprzê one. Maj¹ one jeden wspólny rdzeñ. Pr¹d obwodowy p³ynie przez oba jego uzwojenia, a indukcyjnoœæ dla tego pr¹du jest cztery Rys. 3. Przebiegi czasowe napiêæ wyjœciowych przekszta³tników P i N podczas realizacji procesu nawrot. Objaœnienia w tekœcie Kolorem szarym oznaczono, jak zmiana k¹ta wysterowania α (z zachowaniem zale noœci (II)) wp³ywa na zmianê wartoœci napiêæ wyjœciowych przekszta³tników i stopniow¹ zmianê charakteru ich pracy. Mimo zachowania równoœci wartoœci œrednich napiêæ obu przekszta³tników (odpowiednich relacji pomiêdzy k¹tami sterowania obu mostków), wartoœci chwilowe tych na- 48

3 ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA TOM 29. ZESZYT 1 2, 2010 piêæ ró ni¹ siê od siebie, co powoduje przep³yw pr¹du wyrównawczego. Potrzeba zastosowana d³awika ograniczaj¹cego wynika z braku mo liwoœci oddzia³ywania na wartoœæ i fazê sk³adowych zmiennych wystêpuj¹cych w napiêciu wyjœciowym. W³¹czenie pomiêdzy zaciski wyjœciowe przekszta³tników d³awika spowoduje od³o enie siê na nim napiêcia obwodowego têtnieñ, ograniczaj¹c zarazem amplitudê pr¹du obwodowego. W praktyce zamiast sterowania realizuj¹cego zale noœæ (II) stosuje siê uk³ady kontroluj¹ce, w zamkniêtym uk³adzie regulacji, wartoœæ œredni¹ pr¹du obwodowego. Na poziomie 5 10% maksymalnej wartoœci pr¹du obci¹ enia. Uk³ad reaguje na sygna³y pr¹dowego sprzê enia zwrotnego, otrzymywane z przekszta³tników i przez odpowiednie sterowanie k¹tami wysterowania wytwarza zadan¹ wartoœæ pr¹du obwodowego. Dziêki takiemu sterowaniu, mamy mo liwoœæ pe³nej kontroli pr¹du obwodowego, która powoduje i : oba przekszta³tniki pracuj¹ zawsze z pr¹dami ci¹g³ymi, a pr¹d wyrównawczy jest na granicy pr¹du ci¹g³ego; zmiana kierunku pr¹du obci¹ enia mo e nast¹piæ w ka dej chwili, w sposób naturalny i p³ynny; zapewniona kosinusoidalna zale noœæ œredniego napiêcia wyprostowanego od k¹ta opóÿnienia zap³onu α niezale nie do charakteru pr¹du obci¹ enia. Przep³yw pr¹du wyrównawczego oddzia³uje korzystnie na szybkoœæ nawrotu. Powoduje jednak zwiêkszenie obci¹- enia biernego wnoszonego przez przekszta³tnik. Pr¹d mostka zasilaj¹cego aktualnie obci¹ enie jest powiêkszony o sk³adow¹ sta³¹ pr¹du wyrównawczego. Dodatkowe obci¹ enie bierne wywo³uje równie przekszta³tnik pracuj¹cy jako falownik (przez który przep³ywa jedynie pr¹d wyrównawczy). Przep³yw pr¹du wyrównawczego stanowi dodatkowe Ÿród³o strat mocy czynnej w tyrystorach mostków oraz uzwojeniach transformatora. Rys. 4. Schemat dwukierunkowego przekszta³tnika bez pr¹du obwodowego Podczas pracy tyrystory tylko jednego mostka s¹ za³¹czane. Impulsy bramkowe (za³¹czaj¹ce) drugiego mostka wywo³uj¹cego przep³yw pr¹du wyrównawczego s¹ zablokowane. Oznacza to indywidualn¹ pracê ka dego z przekszta³tników. Wyklucza to mo liwoœæ zwaræ miêdzyfazowych, mostki mo na wiêc zasilaæ z wspólnego transformatora. Zmiana kierunku pr¹du obci¹ enia wymaga doprowadzenia pr¹du aktualnie przewodz¹cego przekszta³tnika do zera, zablokowania jego impulsów za³¹czaj¹cych, a po up³ywie czasu wiêkszego od t q (czas wy³¹czania zastosowanych tyrystorów) odblokowania drugiego mostka. Sterowanie takie powoduje, i przy zmianie kierunku pr¹du pojawia siê przerwa pomiêdzy wy³¹czeniem jednego z mostków a za³¹czeniem drugiego. W praktyce zwiêksza to czas zmiany kierunku pr¹du obci¹ enia, co przedstawiono na rysunku Przekszta³tnik bez pr¹du obwodowego W uk³adach dwukierunkowych mo na ca³kowicie zlikwidowaæ pr¹d wyrównawczy, dziêki automatycznemu blokowaniu impulsów za³¹czaj¹cych tego przekszta³tnika, który aktualnie nie przewodzi pr¹du obci¹ enia. Schemat takiego przekszta³tnika przedstawiono na rysunku 4. Ze wzglêdu na mo liwoœæ nieci¹g³oœci pr¹du obci¹ enia, istniej¹ trudnoœci w osi¹gniêciu p³ynnego przejœcia pr¹du obci¹ enia z prostownika P na N b¹dÿ odwrotnie. Uk³ad sterowania musi wygenerowaæ taki k¹t wysterowania tyrystorów, przy którym œrednia wartoœæ napiêcia przekszta³tnika rozpoczynaj¹cego pracê bêdzie taka sama jak œrednie napiêcie przekszta³tnika koñcz¹cego pracê. Narzuca to koniecznoœæ przemyœlanego wyboru uk³adu sterowania dla uzyskania wymaganych w³aœciwoœci eksploatacyjnych. Rys. 5. Przyk³adowe przebiegi napiêcia i pr¹du wyjœciowego przekszta³tnika podwójnego przy zmianie sterowania od pracy P jako prostownik, do pracy N jako prostownik. Obci¹ enie RL 49

4 Kacper SOWA MODELE SYMULACYJNE TRÓJFAZOWYCH NAWROTNYCH PRZEKSZTA TNIKÓW TYRYSTOROWYCH 4. OGÓLNA STRUKTURA UK ADÓW STEROWANIA I REGULACJI TYRYSTOROWYCH PRZEKSZTA TNIKÓW TRÓJFAZOWYCH W zrealizowanych uk³adach sterowania przekszta³tnikami nawrotnymi zastosowano szeregow¹ strukturê regulacji, która sk³ada siê z kaskadowo po³¹czonych regulatorów PI napiêcia i pr¹du. Sprzê enie pr¹dowe zapewnia ograniczenie i kontrolê pr¹du odbiornika (rzadziej jego stabilizacjê). Regulator w jego strukturze ma budowê proporcjonalno ca³kuj¹c¹ (PI), co eliminuje statyczny b³¹d regulacji. Drugie z zastosowanych sprzê eñ zwrotnych jest sprzê eniem napiêciowym, którego zadaniem jest stabilizacja napiêcia obci¹- enia (lub w przypadku zastosowania uk³adu do zasilania silnika pr¹du sta³ego stabilizacja jego prêdkoœci obrotowej) Uk³ad sterowania przekszta³tnikiem nawrotnym z pr¹dem obwodowym Na rysunku 6 przedstawiono wykonany w œrodowisku IsSpice model uk³adu regulacji i sterowania dwukierunkowego przekszta³tnika tyrystorowego z pr¹dem wyrównawczym. Ka dy z mostków ma oddzielny regulator pr¹du (RI P, RI N ). Na wejœcie którego podawany jest sygna³ proporcjonalny do zadanej wartoœci pr¹du wyrównawczego (I ref = 10%I dmax ), oraz zadana przez regulator napiêcia (RU) tylko dodatnia wartoœæ pr¹du obci¹ enia. W zale noœci od znaku sygna³u wyjœciowego regulatora napiêcia jest on wprowadzany przez cz³on jednokierunkowy LIM(0,1) przepuszczanie sygna³ów dodatnich, lub LIM( 1,0) sygna³y ujemne, na wejœcie odpowiedniego z regulatorów. Mostek, któremu odpowiada zadany kierunek pr¹du, ma w efekcie zadany pr¹d bêd¹cy sum¹ pr¹du obci¹ enia i pr¹du wyrównawczego, a drugi z mostków jedynie pr¹d wyrównawczy. Uk³ad sterowania posiada dodatkowo uk³ad blokady (Bl). Jest on wykorzystywany podczas rozruchu dla sprawdzenia stanu zasilanego przekszta³tnika Uk³ad starowania przekszta³tnikiem z blokad¹ pr¹du obwodowego Na rysunku 8 przedstawiono zrealizowany w celu symulacji uk³ad sterowania i regulacji nawrotnym przekszta³tnikiem tyrystorowym z blokad¹ pr¹du wyrównawczego. Je eli zostanie zadana ró na od zera wartoœæ napiêcia wyjœciowego, to na wyjœciu regulatora napiêcia RU pojawi siê sygna³ ró ny od zera, o biegunowoœci zale nej od znaku b³êdu. Znak tego sygna³u decyduje o kierunku pr¹du w obci¹ eniu (wyborze przekszta³tnika, który rozpocznie prace). Proces ten odbywa siê to za pomoc¹ uk³adu przedstawionego na rysunku 7. Rys. 6. Schemat dwukierunkowego przekszta³tnika z pr¹dem wyrównawczym, wraz z uk³adem sterowania RU regulator napiêcia, RI P, RI N regulator pr¹du mostka dodatniego (P) i ujemnego (N), L S indukcyjnoœæ sieci, L TR indukcyjnoœæ transformatora Rys. 7. Schemat blokowy uk³adu blokady wyzwalania impulsów za³¹czaj¹cych przekszta³tników 50

5 ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA TOM 29. ZESZYT 1 2, 2010 Rys. 8. Schemat dwukierunkowego przekszta³tnika z blokad¹ pr¹du wyrównawczego z uk³adem sterowania: RU regulator napiêcia, RI P, RI N regulator pr¹du mostka dodatniego (P) i ujemnego (N), A2D(D2A) bloki konwersji sygna³u analogowej na cyfrow¹ (cyfrowej na analogow¹) Uk³adu blokady musi spe³niaæ nastêpuj¹ce warunki: impulsy wyzwalaj¹ce tyrystory powinny wprowadzaæ w stan przewodzenia tylko ten przekszta³tnik, który dostarcza pr¹du obci¹ enia, przekszta³tnik chwilowo nieczynny powinien byæ zablokowany; przy zmianie znaku sygna³u regulatora prêdkoœci musi nast¹piæ prze³¹czenie uk³adu regulacji z jednej sekcji na drug¹; zablokowanie impulsów wyzwalaj¹cych tyrystory w sekcji mo e nast¹piæ dopiero po zmniejszeniu pr¹du tej sekcji do wartoœci bliskiej zeru; odblokowanie wchodz¹cej do pracy sekcji mo e nast¹piæ dopiero wtedy, gdy tyrystory sekcji przeciwnej znajduj¹ siê w stanie zaporowym. Detektor zera K0 wytwarza na wyjœciu sygna³ logiczny 0, gdy tylko wartoœæ bezwzglêdna pr¹du I d jest ró na od zera. Przerzutnik w tym czasie nie przenosi sygna³u z wejœcia D na wyjœcie Q. Jest to mo liwe dopiero wtedy, gdy pr¹d w obwodzie obci¹ enia zmaleje do wartoœci uznanej przez detektor zera K0 za wartoœæ zerow¹. Na wejœciu E pojawia siê wtedy wartoœæ 1. Na wejœcie D dostarczamy sygna³ proporcjonalny do zadanego kierunku pr¹du. Dla zadanego dodatniego kierunku pr¹du, komparator znaku KS zadaje na wejœcie D sygna³ logiczny o wartoœci 1 (dla pr¹du w kierunku przeciwnym 0). Zbocze narastaj¹ce sygna³u z wyjœcia Q (analogicznie dla Q), powoduj¹ce odblokowanie odpowiedniego z mostków zostaje opóÿnione w cz³onie TP o czas t p. Stan niski, informuj¹cy o koniecznoœci zablokowania odpowiedniego z mostków przenoszony jest bez opóÿnienia. W wyniku tego jeden z przekszta³tników rozpocznie prace, a drugi zostaje zablokowany. 5. REZULTATY SYMULACJI PRZEKSZTA TNIKA Z PR DEM OBWODOWYM W trakcie badañ symulacyjnych wykorzystywano uk³ad przedstawiony na rysunku 7. Zarejestrowano przebiegi pr¹dów obu przekszta³tników (I dp, I dn ) oraz pr¹du obci¹ enia (I d ) podczas procesu zmiany kierunku pr¹du. Dla ró nych wartoœci Ÿród³a napiêcia E, wystêpuj¹cego w obwodzie pr¹du sta³ego. Na rysunku 9a przedstawiono proces nawrotu. Gdy tylko pr¹d obci¹ enia jest dodatni, musi on p³yn¹æ od przekszta³tnika dodatniego P wtedy pr¹d przekszta³tnika ujemnego N jest pr¹dem obwodowym. Na odwrót, je eli pr¹d obci¹- enia jest ujemny, wtedy pr¹d przekszta³tnika dodatniego jest pr¹dem obwodowym. Pr¹dy w ka dej chwili spe³niaj¹ równoœæ I dp = I d + I dn. Pr¹d przekszta³tnika rozpoczynaj¹cego przewodzenie ju na pocz¹tku jego pracy ma charakter ci¹g³y, co stanowi g³ówn¹ zaletê uk³adu. Podczas procesu nawrotu nie ulega zmianie kierunek napiêcia E w obwodzie obci¹ enia. 51

6 Kacper SOWA MODELE SYMULACYJNE TRÓJFAZOWYCH NAWROTNYCH PRZEKSZTA TNIKÓW TYRYSTOROWYCH a) b) Rys. 9. Przebieg pr¹dów, podczas procesu nawrotu w przekszta³tniku z pr¹dem obwodowym: a) dla E = 0 V; b) dla ró nych wartoœci napiêcia E Rysunek 9b przedstawia charakterystykê zbiorcz¹ pr¹dów I d dla ró nych wartoœci napiêcia E w obwodzie obci¹ enia. Odpowiada to pracy uk³adu, gdy zasila on silnik pr¹du sta³ego obci¹ enie RLE. Nawrót, przy niezmienionym zwrocie E, odpowiada sytuacji, w której uk³ad przechodzi z pracy silnikowej do pracy generatorowej, a energia oddawana jest z obci¹ enia do sieci. Przy pracy z pr¹dem dodatnim wzrost napiêcia E zwiêksza czas, po którym pr¹d w obwodzie obci¹ enia osi¹ga wartoœæ ustalon¹. Zmniejszeniu natomiast ulega czas, po którym pr¹d osi¹ga kierunek przeciwny. Pr¹d wyrównawczy p³yn¹cy pomiêdzy mostkami jest na granicy pr¹dów ci¹g³ych (utrzymywany samoistnie przez napiêcie U dp + U dn, jakie wystêpuje pomiêdzy zaciskami wyjœciowymi przekszta³tników), o wartoœci œredniej ró niej od zera, nawet przy braku zewnêtrznego pr¹du obci¹ enia. Jego przebieg i wartoœæ nie zale ¹ od pr¹du obci¹ enia, a jedynie od aktualnej wartoœci k¹tów wysterowania obu przekszta³tników (najwiêksz¹ wartoœæ osi¹ga dla α P = α N = π/2). W ka dej chwili przewodz¹ wszystkie (z trzech) fazy. Wymusza to zastosowanie dwóch galwanicznie separowanych Ÿród³a zasilania (lub transformatora z dwoma uzwojeniami wtórnymi). Brak tej separacji prowadzi³by do dwufazowych zwaræ Ÿród³a. a) b) Rys. 10. Proces nawrotu w przekszta³tniku z blokad¹ pr¹du wyrównawczego: a) E = 0 V, 1 przekszta³tnik zablokowany, 0 przekszta³tnik odblokowany; b) ró ne wartoœci napiêcia E 52

7 ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA TOM 29. ZESZYT 1 2, REZULTATY SYMULACJI PRZEKSZTA TNIKA Z BLOKAD PR DU OBWODOWEGO Symulacjê uk³adu z blokad¹ pr¹du obwodowego przeprowadzono w uk³adzie przedstawionym na rysunku 8. Rysunek 10a przedstawia proces zmiany kierunku pr¹du, wraz z oznaczonymi czasami opóÿnienia za³¹czenia t p oraz t inv (czas pomiêdzy zadaniem pr¹du w kierunku przeciwnym a pojawieniem siê tego pr¹du). Po zadaniu pr¹du w kierunku dodatnim nastêpuje odblokowanie przekszta³tnika P (Blokada P zostaje zwolniona stanem niskim). W wyniku czego mostek P przechodzi z pracy falownikowej do prostownikowej. W tym czasie mostek N jest zablokowany stanem wysokim (Blokada N). W chwili gdy zostaje zadany pr¹d w kierunku przeciwnym, pr¹d przekszta³tnika i dp zaczyna maleæ, gdy osi¹gnie on wartoœæ uznan¹ przez komparator zera za zerow¹, nastêpuje zablokowanie mostka P, a po up³ywie czasu t p odblokowanie mostka N. Proces zmiany kierunku pr¹du jest zdecydowanie d³u szy, ni w przypadku przekszta³tnika z pr¹dem obwodowym, co stanowi g³ówn¹ wadê uk³adu. Rysunek 10b przedstawia charakterystykê zbiorcz¹ pr¹dów I d dla ró nych wartoœci napiêcia E w obwodzie obci¹- enia. W zwi¹zku ze sta³ym zwrotem napiêcia E w obci¹ eniu dla pr¹dów ujemnych mamy do czynienia z prac¹ generatorow¹ przekazywaniem energii z obci¹ enia do sieci (napiêcie obci¹ enia wiêksze od napiêcia przekszta³tnika). 7. PODSUMOWANIE W artykule dok³adnej analizie poddano modele przekszta³tników podwójnych z pr¹dem obwodowym i z blokad¹ tego pr¹du. Opisano i przeanalizowano wszelkie zjawiska towarzysz¹ce pracy tych uk³adów, z szczególn¹ uwag¹ poœwiêcon¹ na zachowanie siê pr¹du podczas zmiany jego kierunku. Przeznaczeniem zaprojektowanych uk³adów jest miêdzy innymi zasilanie silników obcowzbudnych pr¹du sta³ego, w których zmiana kierunku pr¹du twornika wymusza zmianê kierunku obrotów. Mo liwoœci regulacyjne uk³adów sprawiaj¹, i mo na dokonaæ zarówno pe³nej kontroli i ograniczania pr¹du, jak i p³ynnej regulacji i stabilizacji napiêcia wyjœciowego (prêdkoœci obrotowej). Przewag¹ przekszta³tnika z pr¹dem obwodowym jest zdecydowanie bardzo szybki proces kierunku pr¹du. Znajduj¹ one zastosowanie w uk³adach, w których opóÿnienie wnoszone przez przekszta³tnik mo e mieæ znaczenie (cyklokonwetery). Przekszta³tnik bez pr¹du wyrównawczego jest rozwi¹zaniem tañszym. Do zasilania wystarczy ju tylko transformator z jednym uzwojeniem wtórnym oraz jeden d³awik wyg³adzaj¹cy w obwodzie pr¹du sta³ego. Uproszczenia te poci¹gaj¹ jednak za sob¹ zwiêkszenie czasu zmiany kierunku pr¹du obci¹ enia. Nie odgrywa to znacz¹cej roli w przypadku zastosowañ przekszta³tników nawrotnych w napêdzie pr¹du sta³ego, ale dyskwalifikuje je to w uk³adach, gdzie liczy siê dynamika nawrotu pr¹du. Obecnie napêdy przekszta³tnikowe coraz czêœciej wypieraj¹ klasyczne uk³ady napêdowe, stanowi¹ rozwi¹zanie o wiele tañsze oraz o zdecydowanie wiêkszej sprawnoœci. Przyk³adem powszechnego stosowania przekszta³tników nawrotnych mog¹ byæ napêdy maszyn wyci¹gowych oraz walcarek w hutnictwie. Literatura [1] Barlik R., Nowak M., Smirnow A., Tunia H.: Uk³ady energoelektroniczne: obliczanie, modelowanie, projektowanie. Warszawa, WNT 1982 [2] Ciepela A.: Automatyka przekszta³tnikowego napêdu pr¹du sta³ego. Kraków, Wydawnictwo AGH 1992 [3] Czajkowski A.: Napêd tyrystorowy pr¹du sta³ego. Warszawa, WNT 1974 [4] Manitius J., Bisztyga K., Grzybowski W., Kardaszewicz J., W¹sowicz Z., Zygmunt H.: Hutnicze napêdy elektryczne, tom II. Katowice, Wydawnictwo Œl¹sk 1972 [5] Pelly B.: Tyrystorowe przekszta³tniki i cyklokonwertery. Warszawa, WNT 1976 [6] Piróg S.: Uk³ady o komutacji sieciowej i o komutacji twardej. Kraków, Wydawnictwo AGH 2006 [7] Szklarski L., Zarudzki J.: Elektryczne maszyny wyci¹gowe. Kraków, Wydawnictwo AGH 1987 [8] Tunia H., KaŸmierowski M.: Automatyka napêdu przekszta³tnikowego. Warszawa, PWN sowa@agh.edu.pl Wp³ynê³o: Kacper SOWA Urodzi³ siê 25 sierpnia 1985 roku w Nowym S¹czu. Studia wy sze ukoñczy³ w roku 2010 na Wydziale Elektrotechniki Automatyki, Informatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Po ukoñczeniu studiów rozpocz¹³ studia doktoranckie. 53