Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Коэффициенты искажения согласно [10) при прямоугольной форме потребляемого тока равны и=2 /2(х — для однофазной мостовой схемы; у=3/я — для трехфазной мостовой схемы. Для более точного определения коэффициента мощности необходимо учитывать угол коммутации Т. В этом случае соз<р! может быть определен в виде соза+соз(а+7 2 (2.115) Угол коммутации Т также влияет на коэффициент у, но в большинстве режимов работы, когда Т не превосходит 30', это влияние незначительно.
Из вышеизложенного следует, что коэффициент мощности выпрямителя носит индуктивный характер (выпрямитель потребляет из сети реактивную мощность) и в основном определяется углом управления !х. 2.4.2. УЛУЧШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЛ С ростов» угла управления и увеличиваетсь реактивная мощность Д, потребляемая выпрямителем из сети, а его коэффициент мощности согласно (2.114) становится меньше, т. е.
ухудшается. Это явление снижает технико-экономические характеристики электрической сети, питающей управляемые выпрямители. Поэтому на практике часто принимают меры по повышению коэффициента мощности управляемых выпрямителей. Простейшим способом повьппения коэффициента мощности является установка источников реактивной мощности, например конденсаторов, на входе выпрямителя. Этот способ не экономичен, так как он связан с введением дополнительного дорогостоящего оборудования. Другим, сравнительно простым способом является использование в выпрямителе трансформатора с отпайками на различные напряжения. В этом случае вместо увеличения угла управления а ! при регулировании выходного напряжения переключают тиристорную схему на отпайку обмотки трансформатора с более низким напряжением.
Такое переключение вызывает изменение вь(прямленного на- 85 а СО8 СР ж СО8-. 2 12.116) Рис. 2.29 Вынряляитель с искусствен- ной коммутацией тиристоров. а-.схема, б — диаграммы напряжений и то- ков Рис. 2.28. Однофазный выпрямитель с нулевым диодом.
а — схема, о — лиаграммы напряжений и то- ков пряжения, эквивалентное увеличению угла ш Поскольку переключение с одного отвода на другой может осуществляться только дискретно, а не плавно, то данный способ обеспечивает только грубое регулирование выпрямленного напряжения. Кроме того, наличие переключающих устройств, обычно механического типа, снижает надежность и долговечность самого устройства. Для повышения коэффициента мощности однофазных выпрямителей может быть успешно использована схема с нулевым диодом (рис. 2.28).
Принцип действия такой схемы во мйогом подобен принципу действия однофазной двухполупериодной схемы. Однако наличие нулевого диода изменяет характер электромагнитных процессов, протекающих в схеме. Так, если в схеме без нулевого диода ток нагрузки 1л после прохождения напряжения ил через нуль в момент 9=и продолжает протекать через тиристор $'Я, (см.
Рис. 2.10), то нулевой диод УРо в этот момент включается (потенциал точки становится положительным по отношению к потенциалу точки а), а тирисгор Юг выключается. Ток 1б будет протекать через нулевой' диод до тех порт пока не будет подан (с задержкой на угол 8о м) управляющий импульс на тиристор р'.чм после ч . 1гу включается, а )гРп выключается. На интервале проводим о ц постоянного тока отключена от трансформатора Тр и ток 1л в цепи нагрузки поддерживается за счет ние епи энергии, накопленной в сглаживающем реакторе А . О цепи постоянного тока от вторичной обмотки трансформатора предотвращает возврат энергии, запасенной в индуктивности 2,б, в питающую сеть, уменьшая тем самым значейие реактивной мощности, потребляемой выпрямителем.
На рис. 2.28 представлен ток первичной обмотки трансформатора к„где штриховой линией изображена его первая гармоника, сдвинутая на гол у у ср, относительно напряжения питающей сети и,. Если принять коммутацию тиристоров мгновенной (Т=О), как это изображено на рис. 2.28, то ко ни Следовательно, благодаря введению дополнительно эфф циент мощности выпрямителя улучшается'. го диода одом является Основным недостатком схемы с нулевым ди увеличение искажения формы тока 1„потребляемого из сети. Степень искажения формы тока 1, пропорциональна углу м н может быть уменьшена за счет его ограничения.
Повышение коэффициента мощности может быть достигнуто также за счет использования схем с неполным числом тиристоров. Например, в схеме однофазного мостово р, одержащего два тиристора и два диода гпо два в одной грууупе или в одном плече), коэффициент мощности такой же как и в в схеме с нулевым диодом. Это объясняется тем, что кривые выходного напряжения и потребляемо о г тока дно о еполным числом тиристоров и схеме с нуу нуулевым д м подобны. Следовательно, первая гармоника по ебляемого тока с ви сдвинута по фазе относительно сетевого напряжения а лотре ляна угол яр =сс12, т.
е, коэффициент мощности в схеме с неполным числом тиристоров соответствует (2.116). Потребление реактивной мощности управляемым выпрямителем из, сети зависит от угла м. Если осуществлять регули х диого напряжения за счет опережающего угла ровавып 'ями р тель будет работать в режиме с емкостной мощностью, ежим т. е. генерируя реактивную мощность в сеть 1121 П б Р возможен при такой коммутации тиристо ов, ток с исто т р в, когда оче е ной тир ра, заканчивающего свою работу перехо ит н комм та ии т.
е. р д тиристор до наступления момента естеств веннои у ц, . е. до се=О. Коммутация тока в указанном Режиме получила название искусственной или принудительной коммутации. В настоящее время существует много различных 87 способов осуществления искусственной коммутации тиристоров. часть из которых рассматривается в 5 3.2.
На рис, 2.29, а приведена схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом и устройством искусственной коммутации тиристоров УК. Устройство позволяет в любой момент времени выключить каждый из тиристоров, приняв при этом ток нагрузки 1, на себя. Предположим, что ток нагрузки 1„проводит тиристор го,. В момент времени Э, '(рис. 2.29, б) УК выключает тиристор го, и ток нагрузки начинает протекать через УК. В момент времени Э„после того как тиристор и'о, восстановит свою запирающую способность, подается управляющий импульс на тиристор Рот.
Далее в момент времени Эх1 происходит принудительное выключение тиристора Юм а в момент Эз — включение тиристора гба. Так как включение тиристоров схемы происходит на угол се раньше моментов естественной коммутации, то ток, потребляемый из сети, как видно из рис, 2.29, б, будет опережать сетевое напряжение также на угол а (если считать коммутацию мгновенной).
Опережающий ток соответствует ем костному характеру реактивной мощности выпрямителя, которая определяется углом и. Основные расчетные соотношения для схем выпрямленна, работающих с опережающими углами и, сохраняются такими же, как и для схем, работающих в режиме с отз: стающими углами а. Использование искусственной коммутации в ряде случаев позволяет получить значительный экономический эффект при сравнительно небольшом усложении выпрямителя в целом. Искусственная коммутация позволяет значительно расширить область возможных режимов выпрямительных схем, обеспечивающую в общем случае возможность работы тири- ' сторного преобразователя в четырех возможных квадрантах (см. рис.
3.3). Работа в таких режимах дает возможность регулировать потоки реактивной мощности между сетью и преобразователем. Большую перспективу в этом отношении имеют схемы преобразователей, выполненные иа основе запираемых тиристоров (ЗТ) (рис. 2.30). При использовании ЗТ режим . искусственной коммутации практически осуществляется выключениемм соответствующих ЗТ подачей на иих управляющих импульсов. Однако при этом необходимо учитывать, что сеть, питающая выпрямитель, содержит фазовые индухтивности (1щ рис. 2.30 — 1, 1,а ц Е,). Поэтому принудительное выключеии~' ЗТ связано с необходимостью сброса энергии, накопленной в фазовых иццухтивностях, в какие-либо накопители, обычно конденсаторы (на рис.
2.30 — С,,а, С„и С ). С другой стороны, алгоритм управления ЗТ Ю,— Ро ' должен учитывать энерппо, накопленную в реакторе 1ы ха сея иа запираемых тириеторах Например, для того, чтобы обеспечить снижение фазных токов до нуля прн Ь,=О, достаточно было бы просто выключить ЗТ (РЯ,— Роа). Однако при Е,та0 такое выключение приведет к недопустимым перенапряжениям, обусловленным энергией, запасенной в Е„. Поэтому при Е,~О для обнуления значений фазных токов необходимо оставить в 'проводящем состоянии по меньшей мере два тиристора нз одного плеча, например и'о, и $'оа.
Включенное состояние этих тиристоров обеспечит протекание тока 1,~ реактора 1и в контуре, замкнутом только на нагрузку Я„минуя сеть питания. Преобразователь, выполненный по такой схеме, является универсальным в смысле реаиизации возможных режимов работы как с отстающими, так и с опережающими углами управления ~(11]. х 2.$. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ НА ЕМКОСТНУЮ НАГРУЗКУ И ПРОТИВО-ЗДС Емкостная нагрузка характерна для выпрямителей, питающих электронную аппаратуру. Типичными представителями современной электронной аппаратуры являются различного рода радиотехнические устройства, вычислительные комплексы, аппаратура измерений и др.
К источникам питания зле"тронной аппаратуры обычно предъявляются высокие требования по качеству выходных параметров. Они должны иметь высокую стабильносп напряжения, низкий уровень пульсаций и помех в широком частотном диапазоне, малую зависимость выходного напряжения от температуры и др. Для сглаживания пульсаций в маломощных выпрямителях широко используются емкостные фильтры, обладаюпцие хо- Ю гл а рошими массогабаритными л показателями при условии нсиа вв я пользования их на выходе вы- ва ит прямителей с малыми токами Ф нагрузки. Наличие емкостного фильтра обусловливает еми) костный характер нагрузки выпрямителя, который существенно изменяет режим работы схемы выпрямления.
Поскольку работа выпряв в в мителя с емкостным характером нагрузки сходна с работой его на противо-ЭДС, л, !'2 рассмотрим сначала работу выпрямителя на противо-ЭДС, а затем на емкостную нагрузгг в) ку. Следует отметить, что нарве. кз!, олнофазныя лвукполупери- грузка с противо-ЭДС нехаолный выпрямитель е противо-ЭдС рактерна для электронной апв пепи нагрузки: паратуры. лаыв~ы вы"Рвмае~оге Типнчнымн прнмерамн навапрвменва н тока грузки с противо-ЭДС могут служить аккумуляторная батарея, заряжаемая от выпрямителя, двигатель постоянного тока и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
