Поделиться Поделиться

Коммутация и режимы работы выпрямителя

3.7.1. Коммутация в однофазном мостовом управляемом выпрямителе

Выше процесс перехода тока из одного вентиля в другой (процесс коммутации) рассматривался как мгновенный. В действительности из-за наличия в цепи переменного тока индуктивных сопротивлений коммутация имеет определенную длительность. Эти сопротивления обусловлены, в основном, индуктивностями рассеяния обмоток источника и определяются, как правило, из опыта короткого замыкания или расчетным путем. Помимо индуктивного сопротивления, на процессы коммутации влияет и активное сопротивление обмоток, но его влияние значительно меньше.

Рассмотрим процессы коммутации с учетом только индуктивных сопротивлений обмоток источника Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  1 , полагая при этом выпрямленный ток идеально сглаженным и непрерывным ( Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  2 ). Поскольку характер процессов коммутации в различных выпрямительных схемах одинаков, он рассмотрен на примере простейшей схемы выпрямления – однофазной мостовой (рис. 3.13).

Предположим, что в проводящем состоянии находятся вентили В1 и В4 и через них протекает ток Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  3 . Спустя Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  4 после смены полярности фазного напряжения в момент θ1 поступают отпирающие импульсы на вентили В2 и В3. Поскольку потенциал анодов В2 и В3 в этот момент положительны относительно катодов, вентили открываются и через них протекает ток Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  5 .

Начиная с момента θ1 все вентили оказываются открыты, и вторичная обмотка источника будет замкнутой через них накоротко (ток в нагрузку не идет т.к. Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  6 ). Под действием э.д.с. источника в контуре коммутации возникает ток короткого замыкания iК, который является коммутирующим током. Этот ток можно представить в виде двух составляющих, одна из которых продолжает протекает на интервале коммутации через вентили В1 и В4 на протяжении угла Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  7 (где Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  8 ) :

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  9 ,

а вторая начинает протекать через вентили В2 и В3 начиная с Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  4

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  11 .

Результирующий ток короткого замыкания

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  12 (3.26)

Он направлен от положительного потенциала к отрицательному. Учитывая, что при Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  13 выпрямленный ток остается неизменным даже в процессе коммутации вентилей, т.е. можно записать:

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  14 , (3.27)

где Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  15 - среднее значение выпрямленного тока (тока нагрузки).

Выражение (3.27) справедливо для любого момента времени. Пока ток проводят вентили В1 и В4 получаем: Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  16 и Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  17 . На интервале одновременной проводимости вентилей В1В4 Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  18 и Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  19 (рис. 3.13), и в конце процесса коммутации ток из вентилей В1, В4 вытесняется в вентили В2,В3, т.е. Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  20 , а

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  21 . (3.28)

Значение угла коммутации вентилей Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  22 определяется из следующих соображений.

В конце коммутационного процесса на основании (3.26) и (3.28) имеем

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  23 (3.29)

или Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  24 (3.30),

где Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  25 - амплитудное значение тока короткого замыкания.

Если выпрямитель неуправляемый, то Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  26 . Обозначив угол коммутации вентилей для этого режима как γ0, в конце процесса коммутации имеем

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  27 ,

или Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  28 (3.31)

Подстановка (3.31) в (3.30) дает:

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  29 ,

или Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  30 .

Отсюда угол коммутации вентилей в управляемом однофазном двухполупериодном выпрямителе

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  31 . (3.32)

Таким образом, наличие периода коммутации вентилей выпрямителя увеличивает время протекания тока в них по сравнению с идеализированной схемой на угол Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  32 , т.е. становится равным Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  33 .

Кроме того, процесс коммутации оказывает непосредственное влияние на выпрямленное напряжение, т.к. на интервалах коммутации мгновенное значение выпрямленного напряжения Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  34 снижается до нуля. В результате этого происходит уменьшение среднего значения выпрямленного напряжения на величину

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  35 .

С учетом (3.19)

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  36 .

Следовательно, для однофазного управляемого мостового выпрямителя при Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  37 среднее значение выпрямленного напряжения с учетом коммутационных процессов в тиристорах:

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  38 Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  39 . (3.33)

Наличие участков коммутации вентилей снижает среднее значение выпрямленного напряжения, а снижение напряжения приведет к уменьшению значения выпрямленного тока.

3.7.2. Коммутация в трехфазном мостовом управляемом выпрямителе

При коммутации в трехфазных схемах выпрямления возникают частичные контуры короткого замыкания между отдельными фазами. При этом мгновенное значение выпрямленного напряжения не падает до нуля, а становится равным среднему арифметическому значению напряжений фаз, в вентилях которых коммутируются токи. Так для трехфазной мостовой схемы выпрямления и трехфазной схеме выпрямления со средней точкой значение выпрямленного напряжения на интервале коммутации тока между вентилями фаз a и b равно

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  40 ,

где Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  41 и Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  42 - мгновенные значения фазных напряжений источника.

На рис. 3.14 представлена диаграмма мгновенных значений выпрямленного напряжения для трехфазной мостовой схемы. Длительность протекания тока через вентили при индуктивной нагрузке, когда Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  43 ( например через вентиль В1) увеличивается на угол Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  44 и становится равной Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  45 .

Угол коммутации вентилей связан с выпрямленным током Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  46 и углом управления Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  47 соотношением

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  48 .

Падение напряжения, на которое уменьшаются средние значения выпрямленного напряжения, равно:

в трехфазной схеме со средней точкой

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  49 ;

в трехфазной мостовой схеме

Коммутация и режимы работы выпрямителя - Инвестирование -  50 .

← Предыдущая страница | Следующая страница →