Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения можно выразить формулой (2.83) 'с о=с где ӄ— действующее значение п-й гармонической составляющей. На практике пульсация или содержание переменной составляющей в выпрямленном напряжении оценивается значением коэффициента пульсаций 7с„. Существуют различные определения коэффициента пульсаций 1с„, использование которых зависит от типа измерительной аппаратуры и требований, предъявляемых. к источнику выпрямленного напряжения. Наиболее распространенными из этих определений являются следующие: lс„=(1, /У„; як — як 2У„ (2.84) где У,„— амплитуда первой гармоники выпрямленного напряжения; ио „, ик,„— максимальное и минимальное мгновенные значения выпрямленного напряжения.
Разница в значениях коэффициентов пульсаций будет тем меньше, чем более сглаженным является выпрямленное на- 74 пряжение. Например, для трехфазной мостовой схемы lс,=5,7~о', (с„'=7~о, lс1=4,2~о. Задержка подачи на тиристоры управляющих импульсов относительно моментов естественной коммутации на угол а приводит к изменению гармонических составляющих в выпрямленном напряжении. Из диаграмм выпрямленного напряжения, приведенных для рассмотренных схем, видно, что с ростом угла а увеличивается переменная составляющая (пульсация растет).
В то же время период повторяемости пульсаций не зависит оэ угла а. При условии непрерывности выпрямленного тока 1, (что соответствует с)аиболее распространенному режиму работы с активно-индуктивной нагрузкой) зависимость между амплитудами гармонических составляющих и углом управления а одинакова для различных схем и дается формулой 1131 с7„„= Уоо сов а 2/(т ~п ~ — 1) П+ т оп ~ 18 а, (2.85) где 11оо — среднее значение выпрямленного напряжения при а=О. Формула (2.85) является частным случаем формулы (2.82), когда а=О. Из рассмотренных принципов действия схем выпрямления следует, что они в большинстве случаев потребляют из питающей сети несинусоидальный ток. Так, однофазный двухполупериодный выпрямитель при активной нагрузке и а=О потребляет синусоидальный ток (см.
рис. 2.5) и высшие гармоники эока равны нулю, а при акгнвно-индуктнвной нагрузке, когда св1.„= со, ток имеет прямоугольную форму (см. рис. 2.8) н может бйть представлен в виде суммы гармонических составляющих 4!оГ . 1 1 с',(9)= — '~ яп9+-яп39+...+ — япп9 я/с,~ 3 и (2.86) Из (2.86) видно, что в первичный ток двухполупериодной схемы (т=2) входят только нечетные гармоники. Это следует из общего закона для порядка высших гармонических составляющих первичного тока, по которому п=7ст+1, где 7с=1, 2, 3 ... Согласно этому закону потребляемый ток содержит, помимо основной' гармоники (первой), высшие, наименьший номер которых тем выше, чем больше кратность пульсаций выпрямленного напряжения т.
Если учесть, что амплитуды гармонических составляющих 1„связаны с амплитудой основной (первой) гармоники 1,„соотношением 1„„=1, (п, то увидим, что с увеличением числа фаз схемы выпрямления (с увеличением 75 числа ие) потребляемый из сети ток приближается к синусаидальному (так как содержание высших гармоник уменьшается). Снижение содержания высших гармоник в первичном токе в ряде случаев бывает необходимым, так как оии вызывают дополнительные потери и искажают форму кривой питающего напряжения. Особенно заметно эти эффекты проявляются при соизмеримости мощностей источника переменного тока и выпрямителя.
Гармонический состав тока, потребляемого из сети управляемым выпрямителем, существенно зависит от характера нагрузки. Если нагрузка активная или активно-индуктивная, но не обеспечивается режим работы с непрерывным током („то с ростом угла а происходит увеличение амплитуд высших гармоник потребляемого тока (при условии неизменности амплитуды первой гармоники). При активно-индуктивной нагрузке и идеально сглаженном выпрямленном токе (а2е=со) угол управления а не оказывает влияния на гармоцяческйй состав потребляемого тока. Следует отметить, что данный вывод справедлив при допущении о равенстве нулю индуктивных сопротивлений обмоток трансформаторов. 2.3.
КОММУТАЦИЯ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ 2.3Л. КОММУТАЦИЯ ТОКОВ В СХЕМАХ ВЫПРЯМПЕНИЯ В з 2.2 процесс перехода тока с одного тирисгора на другой (процесс коммутации) рассматривался как мгновенный. В реальных схемах из-за наличия в цепи переменного тока индуктивных сопротивлений, в частности индуктивных сопротивлений обмоток трансформатора, обусловленных в основном потоками рассеяния в магнитной системе трансформатора, процесс коммутации имеет определенную длительность. Эти сопротивления определяются из опыта короткого замыкания вторичных обмоток трансформатора и при анализе схем учитываются в виде общих (для каждой фазы) эквивалентных индуктивностей 2,„представляющих собой суммарную индуктивность вторичной обмотки и приведенную по числу витков индуктивность первичной обмотки (см.
з 1.1). Помимо индуктивного сопротивления на процессы коммутации влияет и активное сопротивление обмоток, но его влияние в нормальных режимах работы значительно меньше. Поэтому рассматриваем процессы коммутации с учетом только индуктивных сопротивлений обмоток,,полагая при этом выпрямленный ток идеально сглаженным (в72,я = ао). Учитывая одинаковый характер процессов коммутации в различных 76 схемах, остановимся на наиболее простой схеме выпрямления — однофазной двухполупериодной.
е На рис. 2.25 представлены эквивалентная схема однофаз- ~ "з з ного двухполупериодного выпрямителя на тиристорах и а) и диаграммы напряжений и токов, поясняющие процесс коммутации токов. Индуктивные сопротивления обмоток учтены введением в схему индуктивностей Е,. Предположим, что в проводящем состоянии находится тиристор 1'Яь В момент 9е поступает управляющий импульс на тир истор ~'5.
Поскольку потенциал анода тиристора в этот момент долбжителен относительно катода, тири- стор включается. Начиная с момента 9, оба Р"е. 2.25. Припеке коммутации тиритИРИСТОРа бУДУт ВКЛ7ОЧЕНЫ иом выпрямителе; и вторичные полуобмотки а — зкаияалептиая еяеыа выпрямителя, ив трансформатора оказываются лиапыыыы иапряиеипз, и токов' замкнутыми через них накоротко. Под воздействием ЭДС вторичных полуобмоток ее, и ее в короткозамкнутой цепи (контуре ковемутации) возникает ток короткого замыкания 1яи который является коммутирующим током. Этот ток можно в любой момент времени, начиная с 9,, определить как сумму двух составляющих — установившейся 1'„и свободной которые рассчитываются по следующим соотношениям; 1~ = — (7г соз (9+ а); 2 /2 (2,87) 2х, /2 17я 1,"= — 'сози, (2.88) х, (7з — действующее значение напряжения вторичной полуобмотки; х,=зэк,.
Результирующий ток короткого замыкания с учетом (2.87) и (2.88) можно записать в виде 1„= 1,'+ 1," = — (соз а — соз (п+ 9И. (2.89) ,/2 17а х, 77 Этот ток направлен от полуобмотки Ь с большим потенциалом к полуобмотке а с меньшим потенциалом (на рис. 2.25 указано направление тока г„при включении тиристора )гБ. и выключении тиристора Ког). Учитывая, что выпрямленный ток 1„при в1.,г=со в период коммутации остается неизмененным, можно записать для узла О или 0' следующее уравнение токов: (ккг+1 кг=1и=соп81, (2,90) где 1~ — среднее значение выпрямленного тока или тока нагрузки. Уравнеш)е (2.90) справедливо для любого момента времени.
Пока ток проводит только тиристор Юь получаем бкг- — 1г и 1ккг=О. На интервале одновременной проводимости тири- сторов )юг и Ю (интервал коммутации тока с тиристора Ког на тиристор КВ ) 1гкг=1д — г„и 1гкг=г„. Когда ток будет проводить только ~пристор )'Яг, получим: гпкг=1~; 1гкг=О, Из рис. 2.25 видно, что в интервале от Эг до Вг ток плавно увеличивается, а 1гкг уменьшается.
Когда ток 1гкг станет равным 1г, а ток гин снизится до нуля, тиристор )гог выключится и ток нагрузки будет продолжать протекать только через тиристор 1'Яг Длительность интервала коммутации характеризуется обыч- но углом коммутации Т, который может быть определен из следующего уравнения [10]: 1я —— (соз а — сок (а+ ТЦ. 12 17г х, Обозначив угол коммутации Т при угле а = 0 через 70, можно записать 1 — со870=1гх,~ г2(7г.
(2.92) Подставляя в исходное уравнение значение у0, получаем Т=агссоз(сок а+со870 — Ц-а. (2.93) Согласно (2.93) с ростом угла а уменьшается угол коммутации у. Физическая сущность этого явления состоит в том, что с увеличением угла а растет напряжение, под действием которого развивается ток г„ в контуре коммутации и, следовательно, до значения 1г он нарастает быстрее. Следует отметить, что длительность протекания тока в тиристорах по сравнению с идеализированной схемой увеличивается на угол Т и становится равной я+Т. Процесс коммутации оказывает непосредственное влияние на выпрямленное напряжение У~, так как на интервалах 78 коммутации мгновенное значение выпрямленного напряжения в указанной схеме снижается до нуля (см. рис. 2,25).
В тате этого происходит уменьшение среднего значения вйпрямленного напряжения на (2.94) Из (2.92) — (2.94) можно получить Л6' =1гх,/я. (2.95) Среднее значение выпрямленного напряжения с учетом (2.95) равно (7а —— (,гго соз а — 1ах,~х., (2.96) 2.3.2. ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ Внеш пешней характеристикой выпрямителя называется зависимость выпрямленного напряжения от среднего значени руз, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
