3.4. Трехфазная мостовая схема выпрямления

Трехфазная мостовая схема образует шестипульсную систему выпрямления (по числу пульсаций выпрямленного напряжения в периоде напряжения фазы). В такой схеме нагрузка включается на линейное напряжение источника (рис. 3.8). При работе схемы на активную нагрузку каждый вентиль находится в проводящем состоянии в течении ; например, с проводят вентили В1 и В6, а остальные вентили закрыты. Ток в нагрузку R_d протекает по цепи: фаза (источника) а, В1, R_d, В6, фаза b (от наибольшего положительного потенциала, к наибольшему по модулю отрицательному потенциалу). На интервале , поэтому закрывается вентиль В6 и открывается вентиль В4 ток в нагрузку будет протекать по цепи: фаза а, В1, R_d, В4, фаза с. В момент закрывается вентиль В1 и открывается вентиль В5; и далее через интервалы происходят коммутации следующих вентильных пар: В5-В4, В5-В2, В3-В2, В3-В6 и т.д. Таким образом, в течение периода питающего напряжения имеется шесть переключений вентилей через интервалы : три – в катодной группе вентилей В1, В3, В5 (имеющих объединенные катоды) и три – в анодной группе вентилей В2, В4, В5 (имеющих объединенные аноды).

Поочередная работа различных пар вентилей в схеме обеспечивает поддержание на нагрузке R_d выпрямленного напряжения, мгновенное значение которого равно линейному напряжению источника . Длительность прохождения тока через каждый вентиль равна ; остальное время к нему приложено обратное напряжение.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения (среднее значение) вычисляется для интервала его повторяемости, равного :

, (3.17)

где - амплитудное значение линейного напряжения источника;

- коэффициент схемы : ;

- максимальное значение обратного напряжения на вентиле равно амплитуде линейного напряжения вторичной обмотки источника:

; (3.18)

- максимальное значение тока вентиля:

;

-среднее значение тока, протекающего через вентиль - анодный ток- рассчитывается с учетом того, что каждый вентиль находится в проводящем состоянии одну треть периода

. (3.19)

Выражения (3.17), (3.18) и (3.19) справедливы для активной и активно-индуктивной нагрузки. Однако если система выпрямления работает на нагрузку , токи принимают прямоугольную форму; соответственно выпрямленный ток становятся идеально сглаженным. Поэтому максимальное значение тока вентиля

. (3.20)

Трехфазная управляемая мостовая схема выпрямления. Пусть управляющие импульсы на соответствующие тиристоры моста поступают с задержкой на (рис. 3.9). В диапазоне кривая мгновенных значений выпрямленного напряжения расположена выше нуля u_d>0, а выпрямленный ток будет непрерывным. Поэтому среднее значение выпрямленного напряжения при активной и активно-индуктивной нагрузках определится как

, (3.21)

Гранично-непрерывному режиму выпрямленного тока соответствует (рис. 3.10). При и активной нагрузке в кривых напряжения u_d и тока i_d появляются интервалы с нулевыми значениями. Среднее значение выпрямленного напряжения для этого случая может быть выражено следующим образом:

Расчет действующих и средних значений токов в элементах схемы выпрямления при активной и активно-индуктивной нагрузках и в режиме работы с прерывистыми токами выполняется путем интегрирования мгновенных значений токов по интервалам проводимости вентилей.

Если параметры схемы таковы, что обеспечивается режим непрерывного тока i_d (ωL_d →∞), среднее значение выпрямленного напряжения определяется по (3.21), а токи вентилей по (3.19) и (3.20). При среднее значение напряжения согласно (3.21) становится равным нулю. На диаграмме 3.10 это соответствует равенству площадей положительного и отрицательного напряжения, что свидетельствует об отсутствии в нем постоянной составляющей.