6.3.1. Учет коммутации в схеме трёхфазного управляемого выпрямителя

Рассмотрим процессы, происходящие в схеме выпрямителя, с учетом реактивных сопротивлений (рис. 6.8), приведенных к вторичным обмоткам трансформатора. Индуктивность цепи нагрузки считаем . Переход тока с одного тиристора выпрямителя на другой происходит за время коммутации . Процесс коммутации начинается после подачи импульса управления на очередной тиристор анодной или катодной группы. На интервале коммутации в проводящем состоянии находятся сразу три вентиля выпрямителя. Процесс коммутации обусловлен переходом тока с тиристора, заканчивающего работу, на вступающий в работу тиристор той же группы (анодной или катодной). За время коммутации ток закрывающегося тиристора уменьшается до нуля, за это время ток открывающегося вентиля увеличивается до значения тока нагрузки .

Диаграммы, поясняющие процесс коммутации, приведены на рис. 6.13. В качестве примера рассмотрим процесс перехода (коммутации) тока нагрузки с вентиля на вентиль выпрямителя. Перед коммутацией (интервал на рис. 6.13) ток в цепи выпрямителя протекал через вентили под действием линейного напряжения . С задержкой на угол  относительно момента времени подается импульс управления на тиристор  . После его открытия образуется контур тока короткого замыкания (показан пунктиром на рис. 6.13), в котором протекает ток короткого замыкания через вентили под действием линейного напряжения .

Таким образом, во время коммутации в работе находится вентиль анодной группы и два вентиля катодной группы. Ток , протекая через в прямом направлении, увеличивает протекающий через него анодный ток до значения . Вследствие встречного протекания токов и через вентиль за время коммутации его прямой анодный ток уменьшается до нуля. После закрытия (т. е. окончание коммутации) ток нагрузки протекает через вентили под действием напряжения .

Во время коммутации потенциал определяется напряжением , посту­пающим со вторичной обмотки трансформатора через проводящий вентиль  . Потенциал формируется за счет обмоток трансформатора с напряжениями и , закороченными коммутируемыми вентилями и  . В этом случае потенциал определяется полусуммой этих напряжений, т. е.:

. (6.25)

Рис. 6.13. Диаграммы работы мостового трёхфазного управляемого выпрямителя

с учетом процесса коммутации

Аналогично определяется потенциал при коммутации вентилей анодной группы. Таким образом, во время коммутации вентилей анодной или катодной группы потенциал соответствующей общей шины ( или ) определяется полусуммой напряжений двух фаз, участвующих в коммутации. Полусуммы фазных напряжений: , и показаны тонкой линией на рис. 6.13, а.

Как следует из рис. 6.13, а, б, на этапе коммутации происходит снижение мгновенного значения выпрямленного напряжения , что сказывается на среднем значении выпрямленного напряжения . В соответствии с (6.22) для активно-индуктивной нагрузки с справедливо соотношение

, (6.26)

где – потери напряжения, связанные с коммутацией.

На рассматриваемом интервале коммутации (рис. 6.8) мгновенные потери напряжения определяются разностью ординат напряжений и (рис. 6.13, а) и рассчитываются по формуле

. (6.27)

Числитель (6.27) представляет линейное напряжение . К моменту начала коммутации напряжение имеет отстающий фазовый сдвиг  относительно точек естественного открытия вентилей. В этом случае мгновенные значения определим по формуле

. (6.28)

Среднее значение коммутационных потерь напряжения рассчитывается интегрированием выражения (6.28) на интервале коммутации:

. (6.29)

Опуская промежуточные преобразования для , получим [3]

. (6.30)

С учетом (6.30) расчетная формула (6.26) принимает вид:

. (6.31)

Влияние коммутационных процессов на форму токов вентилей, а также токов первичной и вторичной обмоток трансформатора показано на рис. 6.13, в, г. Первые гармоники токов имеют фазовый сдвиг: относительно соответствующих фазных напряжений обмоток трансформатора.