Convertoare de Patru Cadrane

Convertorul de patru cadrane este format din doua convertoare de doua cadrane fiecare.Aceste convertoare se impart in doua categori: convertoare de patru cadrane fara curenti de conductie si convertoare de patru cadrane cu curenti de conductie.

Convertoare de patru cadrane cu curenti de conductie pot fi montate in doua feluri: montaj in antiparalel si montaj in cruce.

Consideratii teoretice

Un singur convertor cu comutatie de retea,chiar daca poate lucre in ambele regimuri de redresare si invertor poate furniza curent numai de un singur sens. Astfel pentru a realize o functionare de 4 cadrane este nevoie de doua convertoare ,de doua cadrane:unul pentru curent pozitiv ,iar altul pentru curent negative prin sarcina. Fiecare convertor, avand posibilitatea de a realize ambele polaritati ale tensiunii de iesire ,regiumul in patru cadrane va fi realizabil. Astfel cu ajutorul convertorului de patru cadrane se poate comanda, atat ambele polaritati ale tensiunii de iesire, cat si ambele sensuri ale curentului,deci se realizeaza functionarea de patru cadrane si a sarcinii, a masini de current continuu fara nici un mijloc auxiliar, independente de convertorul de alimentare.

Figura 1. Schema de principiu

Schema de principiu a uniu convertor de patru cadrane, care alimenteaza o masina de curent continuu este aratata in figura 1. Cele doua convertoare de doua cadrane A si B, sunt reprezentate de cate o sursa de curent continuu reglabila si o dioda simbol al carei sens de conductive indica sensul curentului redresat pe care il poate furniza.

Conform primei teoreme a lui Kirchhoff se poate exprima curentul masinii:

I_m=I_dA-I_dB

unde I_dA si I_dB sunt valorile medii ale curentilor furnizati de convertoare. Sensul curentului prin masina este determinat de convertorul in regim de redresor, daca masina functioneaza in regim de motor, respective de convertor in regim de invertor daca masina este in regim de generator.

Deoarece cele doua convertoare sunt montate in antiparalel, tensiunea masinii poate fi exprimata cu tensiunile de iesire ale convertoarelor in felul urmator:

U_m=U_dA=-U_dB

unde: U_dA=U_d0 cosα_A si U_dB=U_d0 cosα_B.

Rezulta ca pentru a realize aceeasi tensiune U_m la bornele masinii, convertorul A fiind comandat la α_A , convertorul B va trebui comandat la α_A+α_B=180° , astfel unghiul celor doua convertoare difera. In figura 2. sunt reprezentate caracteristicile externe de comanda ale celor doua convertoare si regimurile acestora.

Figura 2.Caracteristicile externe de comanda

Daca se neglijeaza pierderile in masina de curent continuu atat pierderile prin frecari (M_0=0), cat si pierderile prin efectul Joule-Lenz in Indus (se neglijeaza panta caracteristicilor mecanice) si de asemenea se neglijeaza pierderile de tensiune in convertor, atunci fiecarui cadran al masinii de curent continuu ii corespunde cate un cadran de functionare a convertorului, cum se vede in figura2. Daca pierderile nu sunt neglijate, limitele de trecere dintr-un cadran in altu al masinii de curent continuu sunt translatate fata de cele ale convertorului, intre ele existand domenii reduse de trecere de regimuri combinate.

Convertoarele de patru cadrane pot fi clasificate in doua categorii, dupa cum functioneaza cele doua convertoare (de doua cadrane) A si B, care il compun:

-daca un anumit cadran este realizat cu un singur convertor,celalalt fiind blocat, atunci convertorul lucreaza fara curenti de circulatie;

-daca totdeauna functioneaza ambele convertoare, indiferent de cadranul convertorului, acesta va lucra cu curenti de circulatie.

In cele ce urmeaza vor fi tratate ambele variante de convertoare ,cu si fara curenti de circulatie.