Асимметрия импульсов управления

Рис.2.8 Схема управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо – ЭДС при аномальном режиме.

а)

б)

в)

Рис.2.9 Кривые мгновенных значений выходного напряжения (а) и фазных токов (б) тока в нагрузке управляемого выпрямителя при α1...6=60˚, ассиметричном импульсе α₅=0, Еd=0.5Ed_n=209,35 В

Способ диагностики, основанный на спектральном анализе кривой выходного напряжения.

а)

б)

Рис.3 Кривые выходного напряжения и спектры их гармоник управляемого выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой:

а – НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ при α1…6=60˚.

б – АНОМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ при α1…6=60˚ и при аномальном импульсе α₅=0.

В этом случае, как и в предыдущих аномальных режимах, линейные напряжения в нормальном режиме отличается от линейных напряжений в аномальных режимах. И в этом случае невозможно определения тиристора, на который подается импульс.

II. Исследование трехфазного мостового выпрямителя при нагрузке на противо –эдс

Моделирование выпрямителя с нагрузкой на противо –ЭДС имеет большое практическое значение. Прототипом такого вида нагрузки являются двигатели постоянного тока. Эти двигатели в настоящее время используются в трамваях, вагонах метро, электричках. Появление асинхронных и синхронных двигателей не способствовало вытеснению двигателей постоянного тока, т.к. замена всех двигателей требует больших денежных затрат, а так же система управления постоянного гораздо проще, чем у двигателей переменного тока.

Тип и параметры двигателя, выполняющие роль нагрузки, приведены в задании. Чтобы начать моделировать, необходимо рассчитать номинальный ток якоря и величину противо –ЭДС, создаваемую двигателем в номинальном режиме работы, а так же коэффициент трансформации, трансформатора, выполняющего согласование нашего выпрямителя и промышленной сети.

Рис.3.1 Силовая схема трёхфазного мостового выпрямителя

с нагрузкой на противо –ЭДС.

Расчёт напряжения источников питания:

подставляя число пульсаций m=6, U₂-действующее значение линейного напряжения, получим:

отсюда определяем амплитуду необходимого напряжения для обеспечения питания двигателя заданным напряжением U_d=440В

Для согласования управляемого выпрямителя с промышленной сетью (U_1m=311B) необходимо между сетью и полупроводниковым преобразователем поставить трансформатор с коэффициентом трансформации

Расчёт номинального тока двигателя и номинальной величины противо–ЭДС.

Способ, основанный на совместном анализе кривых мгновенных значений фазных токов и выходного напряжения выпрямителя.

Нормальный режим управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо – ЭДС при α1…6=0˚

а)

б)

Рис.3.2 Кривые выходного напряжения (а), фазных токов(б) и спектры их.

гармоник при нормальном режиме работы.

Управляемый выпрямитель с нагрузкой на противо – ЭДС Нормальный режим работы при α1-6=0˚
Частота,Гц			0	50	100	150	200	250	300	350	400	* I
№гармоники			0	1	2	3	4	5	6	7	8
фаза	a	Iamv	0	20,62	0	0	0	4,09	0	2,9	0	18,6
	b	Ibmv	0	20,62	0	0	0	4,09	0	2,9	0	18,6
	c	Icmv	0	20,62	0	0	0	4,09	0	2,9	0	18,6
Udmv			218.23	0	0	0	0	0	12.61	0	0

Рис 3.6 Зависимость α=f(E)

Аномальный режим управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо –ЭДС при α1,2,4,5,6=0˚ и отключении тиристоров Т3, Т4

рис 5 Кривые выходного напряжения (а), фазных токов(б) и спектры их гармоник при нормальном режиме работы.

Управляемый выпрямитель с нагрузкой на противо-ЭДС Аномальный режим работы при α1-6=0˚ и отключении тиристоров Т3,Т4
Частота,Гц			0		50		100		150		200		250		300		350		400		* I
№гармоники			0		1		2		3		4		5		6		7		8
фаза	a	Iamv		3,68		9,56		1,51		0,3		1,31		1,43		0,52		1,3		0,35		6,761
	b	Ibmv		6,66		6,28		2,01		0,41		1,29		0,74		0,26		0,75		0,43		5,21
	c	Icmv		2,98		4,84		2,28		0,38		1,26		0,82		0,27		0,75		0,45		4,26
Udmv			220,54		339,06		129,01		0,28		25,52		56,67		46,16		27,44		18,73		220,54

При рассмотрении рис.5 видно, что в промежутке времени t₁-t₃ ток фазы «с» равен нулю, а фазы «b» положителен и направлен от b’ к b, ток фаза «а» отрицателен и направлен от а к a’. При таких направлениях фазных токов, ток выпрямителя может протекать лишь при воздействии линейного напряжения U_ab по цепи а – X_γ – a’ – T1 – RL – T2 – b’ – X_γ – b через тиристоры Т1 и Т2. Установив напряжения за весь период видим, что отсутствуют напряжения U_aс, U_bc, U_ba , отсюда следуют что неисправны тиристоры Т3, Т4 (либо недодается сигнал управления, либо тиристор вышел из строя). В момент времени t3 линейное напряжение U_ab становится отрицательным, но как мы видим на рисунке через тиристоры Т1, Т2 по прежнему протекает ток, это объясняется наличием индуктивности в цепи нагрузки. Т.к. ток в RL нагрузке не может изменится мгновенно, то он на встречу линейному напряжению U_ab . При этом происходит рекуперация энергии в сеть по цепи +e_L- T2– b’ – X_γ – b – e_a – a – X_γ – a’ – T1 – R – -e_L.

Вывод:

Промоделировав тиристорный трёхфазный мостовой управляемый выпрямитель на активно-индуктивную нагрузку и нагрузку на противо -ЭДС видим, что при любой асимметрии появляются дополнительные гармоники напряжения на нагрузке и фазных токов, что приводит к ухудшению экологии сети и мощности. Поэтому необходимо максимально уменьшать асимметрию подачи импульсов на тиристоры.

В начале исследования аномальных режимов мы поставили задачу о нахождении самого наилучшего способа диагностики трехфазного мостового управляемого выпрямителя и сделали выводы о том, что:

1. Способ, основанный на оценке напряжения на нагрузке и его гармоник служит для общей оценки состояния выпрямителя. И не указывает конкретного места неисправности.

2. Самым универсальным способом диагностики управляемого выпрямителя является способ, основанный на совместном анализе кривых мгновенных значений фазных токов и выходного напряжения выпрямителя. При таком способе важно заосцилографировать кривые U_d,I_a,I_b,I_c в соответствии с условными положениями кривых фазных токов и напряжения на нагрузке. Затем, анализируя кривые тока и напряжения определить направление фазных токов и линейных напряжений. В результате по кривой фазного напряжения при определении нами линейного напряжения, легко определить угол включения того или иного тиристора. Этот способ может использоваться при выходе одного тиристора или полностью всех.