ПЗ_испр (1231493), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Действующее значение тока сетевой обмотки

(1.29)

где – коэффициент трансформации.

Токи диодов и тиристоров совершенно одинаковы по форме, поэтому их средние значения равны. При отсутствии коммутаций, как и в неуправляемой мостовой схеме, среднее значение тока вентиля равно

. (1.30)

Так как токи тиристоров сдвинуты на угол относительно точек естественной коммутации, то положительная и отрицательная части кривой тока вторичной обмотки будут приближаются друг к другу по мере увеличения угла регулирования. Следовательно, такой выпрямитель будет потреблять из сети не только нечетные, но и четные верхние гармоники. Это приведет к ухудшению коэффициента искажения  кривой первичного тока и, соответственно, коэффициента мощности.

При учете коммутации и представлении фронта и среза кривых токов в виде прямых линий действующий ток вторичной обмотки

. (1.31)

Аналогично определяется эффективное значение тока первичной обмотки с учетом угла коммутации

(1.32)

С учетом коммутационных потерь напряжения и потерь в вентилях уравнение внешней характеристики будет иметь вид

(1.33)

где – соответственно потери напряжения на диоде и тиристоре.

1.5 Трехфазная полностью управляемая мостовая схема выпрямления

Схема трехфазного полностью управляемого мостового выпрямителя схожа со схемой полууправляемой несимметричной мостовой трехфазной схемой выпрямления, с той лишь разницей, что в рассматриваемой схеме управляются все шесть вентилей.

Рассмотрим работу трёхфазного управляемого выпрямителя (рисунок 1.9) при активно-индуктивной нагрузке с . Коммутацию вентилей выпря­мителя вначале считаем мгновенной, влияние индуктивных сопротивлений рассеяния трансформатора на электромагнитные процессы учтем в дальнейшем.

Рисунок 1.9 – Схема трёхфазного мостового выпрямителя

Рассмотрим диаграммы напряжений и токов выпрямителя (рисунок 1.10). Особенность управления тиристорами выпрямителя заключается в том, что управляющие импульсы подаются на них с задержкой на угол  относительно точек естественного отпирания вентилей (рисунок 1.10, а). На такой же угол увеличивается интервал проводимости тока вентилем. В соответствии с этим диаграммы то­ков вентилей смещены в сторону отставания на угол  относительно напряжения (рисунок 1.10, в, г, д). На рисунке 1.10, б пунктирной линией показана форма линейных напряжений вторых обмоток трансформатора прямой и обратной последовательности. Включение тиристоров катодной группы происходит при положительных полуволнах напряжений прямой последовательности, тиристоры анодной группы переходят в проводящее состояние при положительных напряжениях обратной последовательности. В процессе регулировании изменяется форма кривой потенциалов и (рисунок 1.10, а), а также форма выпрямленного напряжения (рисунок 1.10, б). Как и в схеме неуправляемого мостового выпрямителя, кривая напряжения состоит из участков линейных напряжений вторичной обмотки трансформатора. Поскольку на интервалах  происходит снижение мгновенных значений выпрямленного напряжения, среднее значение этого напряжения также уменьшается.

Влияние угла регулирования  на величину и форму выпрямленного напряжения u_d показано на рисунок 1.11, а, б, в, г. При изменении угла  в диапазоне от 0 до 60^о (рисунок 1.11, а) форма выпрямленного напряжения u_d определяется положительными полуволнами линейных напряжений прямой и обратной последовательности. В этой связи форма напряжения u_d не зависит от характера нагрузки. При  > 60^о (рисунок 1.11, в) изменяется характер кривой выпрямленного напряжения, которая становится зависимой от индуктивности в цепи выпрямленного тока. При L   в кривой выпрямленного напряжения появляются участки напряжения отрицательной полярности, уменьшающие среднее значение напряжения U_d. Это связано с продолжением работы очередного тиристора выпрямителя после смены полярности напряжения на его аноде. На этих интервалах отрицательное напряжения вторичных обмоток трансформатора через открытые вентили поступает в цепь нагрузки. Аналогичные процессы, рассмотренные в п. 1.4, происходят в однофазном управляемом выпрямителе.

Рисунок 1.10 – Диаграммы работы мостового трёхфазного управляемого выпрямителя

При чисто активной нагрузке запирание ранее проводившего ток тиристора происходит при уменьшении до нуля анодного тока, а следовательно, и анодного напряжения, т.е. закрытие тиристора происходит в моменты времени ₁, ₂, ₃… при уменьшении до нуля соответствующего линейного напряжения. После закрытия тиристора напряжение нагрузки u_d = 0 до моментов открытия очередного тиристора выпрямителя, т. е. при активной нагрузке в кривой u_d вместо участков отрицательного напряжения появляются нулевые паузы напряжения (рисунок 1.12). Из рисунка 1.12, г следует, что при L   среднее значение выпрямленного напряжения становится равным нулю при угле регулирования  = 90^о, когда площади положительных и отрицательных участков u_d становятся одинаковыми. При чисто активной на грузке U_d = 0 при  = 120^о (рисунок 1.12), когда уменьшается до нуля площадь, ограниченная положительными значениями u_d.

Среднее значение выпрямленного напряжения U_d при L   может быть получено путем интегрирования формы (заштрихована на рис. 1.10, б) площади кривой выпрямленного напряжения u_d за период . Поскольку интервал проводимости вентилей смещен по времени на угол , пределы интегрирования кривой напряжения u_d также увеличены на угол  по сравнению с формулой (1.11) для схемы мостового неуправляемого выпрямителя. Формула для расчета U_d принимает вид:

. (1.34)

где – амплитуда линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора;

– среднее значение выпрямленного напряжения при .

Рисунок 1.11 – Зависимость выпрямленного напряжения U_d от угла регулирования 

Рисунок 1.12 – Диаграмма выпрямленного напряжения при активной нагрузке

При активной нагрузке в диапазоне регулирования 60^о <  < 120^о среднее значение U_d находится из выражения

. (1.35)

Регулировочная характеристика трёхфазного мостового выпрямителя , построенная по выражениям (1.34) и (1.35), представлена на рисунок 1.13.

Рисунок 1.13 – Регулировочная характеристика выпрямителя

Кривые анодных токов вентилей (рисунок 1.10, в, г, д), а также токов первичной и вторичной обмотки трансформатора , при имеют вид прямоугольных импульсов, смещенных на угол в сторону отставания по сравнению со схемой неуправляемого мостового выпрямителя. Форма токов первичной и вторичной обмотки фазы А трансформатора при приведена на рисунок 1.10, ж, а форма напряжения на одном из вентилей выпрямителя – на рисунок 1.10, е, из которого следует, что в форме напряжения на интервалах появляются участки напряжения положительной полярности. Максимальная величина обратного напряжения по-прежнему определяется амплитудным значением линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора, т. е.:

, (1.36)

где – действующее значение фазного напряжения.

1.5.1 Учет коммутации в схеме трёхфазного управляемого выпрямителя

Рассмотрим процессы, происходящие в схеме выпрямителя, с учетом реактивных сопротивлений (рисунок 1.9), приведенных к вторичным обмоткам трансформатора. Индуктивность цепи нагрузки считаем . Переход тока с одного тиристора выпрямителя на другой происходит за время коммутации . Процесс коммутации начинается после подачи импульса управления на очередной тиристор анодной или катодной группы. На интервале коммутации в проводящем состоянии находятся сразу три вентиля выпрямителя. Процесс коммутации обусловлен переходом тока с тиристора, заканчивающего работу, на вступающий в работу тиристор той же группы (анодной или катодной). За время коммутации ток закрывающегося тиристора уменьшается до нуля, за это время ток открывающегося вентиля увеличивается до значения тока нагрузки .

Диаграммы, поясняющие процесс коммутации, приведены на рисунке 1.14. В качестве примера рассмотрим процесс перехода (коммутации) тока нагрузки с вентиля на вентиль выпрямителя. Перед коммутацией (интервал на рисунок 1.14) ток в цепи выпрямителя протекал через вентили под действием линейного напряжения . С задержкой на угол  относительно момента времени подается импульс управления на тиристор . После его открытия образуется контур тока короткого замыкания (показан пунктиром на рисунок 1.14), в котором протекает ток короткого замыкания через вентили под действием линейного напряжения .

Таким образом, во время коммутации в работе находится вентиль анодной группы и два вентиля катодной группы. Ток , протекая через в прямом направлении, увеличивает протекающий через него анодный ток до значения . Вследствие встречного протекания токов и через вентиль за время коммутации его прямой анодный ток уменьшается до нуля. После закрытия (т. е. окончание коммутации) ток нагрузки протекает через вентили под действием напряжения .

Во время коммутации потенциал определяется напряжением , посту­пающим со вторичной обмотки трансформатора через проводящий вентиль . Потенциал формируется за счет обмоток трансформатора с напряжениями и , закороченными коммутируемыми вентилями и . В этом случае потенциал определяется полусуммой этих напряжений, т. е.:

. (1.37)

Характеристики

Список файлов ВКР