72. Характеристики и параметры полупроводниковых преобразователей

К основным характеристикам преобразователей относятся:

- коэффициент схемы – соотношение выходной и входной величин в нерегулируемых преобразователях;

- регулировочная характеристика – зависимость выходной величины от управляющей координаты. для управляемых выпрямителей;

- внешняя характеристика – зависимость выходного напряжения от выходного тока или наоборот;

- гармонический состав выходной координаты;

- гармонический состав тока, потребляемого от сети;

- коэффициент полезного действия (кпд);

- коэффициент мощности (cosφ).

К основным параметрам преобразователей относятся следующие.

- мощность – нужна для выбора трансформатора или сети питания;

- средний ток через вентиль;

- максимальное обратное напряжение на вентиле;

- частота переключения вентиля;

- частота пульсации на выходе – нужна для выбора фильтра.

Основные понятия, используемые в преобразовательной технике, приведены ниже.

Вентиль (ключ) – полупроводниковый прибор, проводящий ток в одном направлении при приложении к нему прямого напряжения.

Управляемый вентиль – полупроводниковый прибор, проводящий ток в одном направлении при приложении к нему прямого напряжения и при наличии сигналов управления.

Фазность схемы – по входу определяется числом фаз питания сети, по выходу числом фаз в нагрузке.

Реверсивность схемы – способность пропускать энергию в двух направлениях от сети к нагрузке и от нагрузки к сети (возможно двунаправленное протекание тока).

Период работы схемы – интервал повторяемости работы схемы между сетью и нагрузкой. В схемах с входом по переменному току определяются периодом сети, с входом по постоянному току определяется системой управления.

Тактность схемы – количество соединений одной фазы сети с одной фазой нагрузки за период работы схемы.

Эквивалентное число фаз схемы (m₂) – число интервалов повторяемости напряжения на нагрузке за один период работы схемы.

39.Трехфазный мостовой неуправляемый выпрямитель.

Схема состоит из 3фазного тр-ра, ко вторичным обм-ам которого подключаются 2 тройки вентилей, одна с общим анодом, другая – катодом. Нагр включается между 2 общими тройками. Каждый вентиль проводит 120⁰ эл град. Причём вентили катодной тройки проводят когда U их фаз – max, а анодные когда U их фаз – min. Поскольку нагр включ-ся между тройками, то для протекания тока одновремено должны раб 2 диода разных троек. Нагр оказ-ся включёной на линейное U (max по модулю в даный момент времени линейное U). Сдвиг фаз между переключателями вентилей = 60⁰.

300 Гц Амплитуда 1 гармоники = 96%

;

;

.

При раб на инд-ую нагр ток во вторичной обм-ке тр-ра считаем постояным

;

;

I_л= I₂/k_тр;

S_тр=3∙U₂∙I₂=1,045∙P_d;

.

В 3фазных мостовых сх самое эффект-ое испол-ие тр-ра.

74. Однофазный нулевой управляе­мый выпрямитель

Схема однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выво­дом, выполняемая по аналогии со схемой неуправляемого выпрями­теля (см. рис. 13, а), приведена на рис. 23. Ее анализ будем про­водить для двух видов нагрузки - чисто активной и активно-индук­тивной. Примем вначале нагрузку чисто активной (ключ К₁ включен, ключ К₂ выключен).

Однофазный нулевой управляе­мый выпрямителя

Режиму активной нагрузки соответствуют времен­ные диаграммы, приведенные на рис. 24, а-е. Пусть на входе вы­прямителя действует положительная полуволна напряжения сети u₁ (рис. 24, а), чему соответствуют полярности напряжений на обмотках трансформатора, указанные на рис. 23 без скобок. На интервале тиристоры Т₁, Т₂ закрыты, напряжение на выходе выпрямителя u_d=0 (рис. 24, в). К тиристорам Т₁, Т₂ прикладывается суммарное напряжение двух вторичных обмоток трансформатора u_2-1+u_2-2 На тиристоре Т₁ действует напряжение в прямом направлении, а на тиристоре Т₂ - в обратном. Если сопротивления непроводящих тиристоров при прямом и обратном напряжениях считать одинако­выми, то на интервале напряжение на тиристорах (с учетом соответствующей полярности) будет определяться величиной (u_2-1—u_2-2)/2 = u ₂ (рис. 24, е).

В момент времени определяемый углом , от системы управле­ния СУ выпрямителя поступает импульс на управляющий электрод тиристора Т₁ (рис. 24, б). В результате отпирания тиристор Т₁ под­ключает нагрузку R_н на напряжение u_2-1=u₂ вторичной обмотки трансформатора. На нагрузке на интервале формируется напряжение u_d (рис. 24, в), представляющее собой участок кривой напряжения u_2-1=u₂. Через нагрузку и тиристор Т₁ протекает ток (рис. 24, г) i_d = i_al = u_d/R_н. При переходе напряжения питания через нуль ( ) ток тиристора Т₁ становится равным нулю и ти­ристор закрывается.

На интервале полярность напряжения питания из­меняется на противоположную. На этом интервале оба тиристора вы­прямителя закрыты. К тирис­тору Т₁ (рис. 24, е) приклады­вается обратное напряжение, а к тиристору Т₂ - прямое на­пряжение, равное Т₂.

Временные диаграммы

Временные диаграммы, иллю­стрирующие принцип действия одно­фазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом при чисто активной нагрузке.

По окончании указанного ин­тервала подается отпирающий импульс на тиристор Т₂. Отпи­рание этого тиристора вызывает приложение к нагрузке напря­жения u_d=u_2-2=u₂ (рис. 24, в) той же формы, что и на интервале проводимости тирис­тора Т₁. Через нагрузку и ти­ристор протекает ток i_d = i_a2 = u_d/R_н (рис. 24, д). На ин­тервале проводимости тиристора Т₂ напряжения двух вторичных обмоток трансфор­матора подключаются к тирис­тору Т₂, вследствие чего с мо­мента отпирания тиристора Т₂ на тиристоре Т₁ действует об­ратное напряжение, равное 2u₂ (рис. 6.2, е). Максимальному обратному напряжению соот­ветствует значение U_bmax=2 U₂, где U₂ - действую­щее значение вторичного напря­жения трансформатора. В по­следующем процессы в схеме следуют аналогично рассмот­ренным. Токи вторичных об­моток трансформатора опреде­ляются токами тиристоров Т₁, Т₂ (рис. 24, г, д). Первичный ток i₁ (рис. 24, а) связан с вто­ричными токами коэффициен­том трансформации трансформатора и имеет паузы на интервалах . Его первая гармо­ника имеет фазовый сдвиг в сторону отставания относительно напря­жения питания.

Особенностью управляемо­го выпрямителя является его способность регулировать среднее зна­чение выпрямленного напряжения U_d при изменении угла (рис. 24, в). При = 0 кривая выходного напряжения u_d соответст­вует случаю неуправляемого выпрямителя (см. §7) и напряжение максимально. Углу управления (180 эл. град) отвечают u_d = 0 и U_d = 0. Иными словами, управляе­мый выпрямитель при изменении угла от 0 до 180 эл. град осуще­ствляет регулирование напряжения U_d в пределах от максимального значения, равного 0,9U₂, до нуля. Вид кривых u_d при различных значениях угла показан на рис. 25, а-г.

Зависимость напряжения U_d от угла называется регулиро­вочной характеристикой управляемого выпрямите­ля. Она определяется из выражения для среднего значения напряже­ния на нагрузке. Это напряжение на интервале соответствует синусоиде вторичного напряжения (см. рис. 24, в или 25, б, в), т. е.

.

Результат расчета дает

,

где U_d0 = 0,9U₂ — среднее значе­ние напряжения на нагрузке при .

Кривые выходного напря­жения однофазного выпрямителя при

чисто активной нагрузке и различных углах управления

Регулировочная ха­рактеристика

однофазного уп­равляемого выпрямителя