Неуправляемого выпрямителя.

Учет коммутации вентилей в схеме трехфазного мостового

Мостовой управляемый выпрямитель трехфазного тока

Трехфазная мостовая схема получила распространение при построении управляемых выпрямителей трехфазного тока. Особенностью работы выпрямителя заключается в том, что отпирание очередного вентиля происходит с задержкой на угол α , относительно естественного угла отпирания.Поскольку в мостовой схеме кривая выпрямленного напряжения формируется за счет линейных напряжений, то и состоит она из отрезков линейных напряжений.При изменении угла α в диапазоне 0 - 600 переход напряжения с одного линейного напряжения на другое осуществляется в пределах положительной полярности участков линейных напряжений. По этому его форма не зависит от вида нагрузки. При α>60 вид выходной кривой зависит от нагрузки. Это связано с тем, что при активно-индуктивной нагрузке ток продолжает протекать через тиристоры и вторичную обмотку трансформатора и при изменении полярности питающего напряжения. В кривой выпрямленного напряжения появляются участки отрицательной полярности. Равенство площадей участков положительной и отрицательной полярности наступает при α=90. Зависимость выпрямленного напряжения от угла α при L – стремящейся к бесконечности будет

ωtdωt =Ud0cosα

Регулировочные характеристики приведены на рис.7.14.

Учет коммутации проводится аналогично предыдущему случаю. При этом выражение для внешней характеристики имеет вид.

Вид внешних характеристик будет аналогичен приведенным на

рис.

 

 

Это уравнение является общим, ибо здесь возможно получение внешних характеристик при α=0, т.е. для выпрямителя неуправляемого.

 

При рассмотрении трехфазной мостовой схемы исходим из равенства нулю индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора и индуктивностей питающей сети. По указанной причине все приведенные соотношения следует считать действительными лишь при первом приближении, а найденное значение напряжения равное 2,34U2 – равным напряжениюUdo в режиме холостого хода.

В виду наличия указанных индуктивностей, которые учитываются приведенные к вторичной обмотке трансформатора «анодными» реактивными сопротивлениями, каждый переход тока с одного вентиля на другой в пределах анодной или катодной групп происходит в течение интервала коммутации γ. Коммутация начинается в точках естественного отпирания вентилей.

На этапе коммутации открыты три вентиля, два из которых анодной или катодной группе участвуют в коммутации. В течение интервала γ ток вентиля, заканчивающего работу, спадает до нуля, а ток вентиля, вступающего в работу, нарастает до значения id = Id.

На этапе коммутации вентилей 1, 3 потенциал шины нагрузки φd(-) определяется напряжением uc за счет проводимости вентиля 2. Потенциал шины нагрузки φd (+) формируется с участием напряжений ua, ub в короткозамкнутом контуре, содержащем открытые вентили 1 и 3. Поскольку напряжения ua, ub имеют одинаковую полярность, но ua < ub , для потенциала φd (+) можно записать

 

или

 

 

Иными, словами в процессе коммутации двух вентилей потенциал соответствующей шины нагрузки изменяется по полусумме напряжений двух фаз, участвующих в коммутации. Это вызывает уменьшение выпрямленного напряжения на этапе коммутации, что сказывается на среднем значении выходного напряжения.

Ud = Ud0 - ΔU ,

где ΔU - среднее значение коммутационного снижения напряжения.

Мгновенное значение коммутационного снижения напряжения составляет

Разность в числителе полученного выражения, есть линейное напряжение

Величину ΔU , находим усреднением коммутационных площадок напряжения за интервал π/3.

Задача теперь заключается в отыскании тригонометрической функции, стоящей в скобках в правой части предыдущего выражения. Ее находят из выражения для тока короткозамкнутого контура ik.

Этот ток может быть определен, как и для однофазной схемы с нулевым выводом, в виде суммы свободной и принужденной составляющих. Получающиеся соотношения подобны соотношениям, полученным для однофазной схемы неуправляемого выпрямителя с нулевым выводом. С учетом того, что ток ik здесь создается под действием линейного напряжения, равного , ему будет соответствовать выражение

Рис.7.13.

 

 

Ток ik определяет анодный ток вступающего в работу вентиля 3 , а ток завершающего работу вентиля 1 характеризуется разностью Id - ik. При ia3= ik= Id коммутация заканчивается. В результате из выражения для тока имеем

при этом выражение для внешней характеристики будет

Как видно по полученному выражению внешняя характеристика будет, как и для однофазной схемы иметь вид наклонной прямой. Уменьшение напряжения на нагрузке с увеличением ее тока, связано с повышением коммутационных падений напряжения ввиду роста угла коммутации.