2.1.3. Однофазный управляемый мостовой выпрямитель

Коммутационные процессы в однофазном мостовом выпрямителе (рис. 2.6) подобны процессам в однофазной схеме с нулевой точкой. Особенность заключается в том, что на этапе коммутации в проводящем состоянии находятся одновременно все четыре вентиля. На схеме показан контур коммутации при отпирании тиристоровVS1 и VS2 и запирании тиристоров VS3 и VS4.

Рис. 2.6. Схема однофазного мостового управляемого выпрямителя

Для тока коммутации и его свободной и принужденной составляющих действительны соотношения (2.10) – (2.12), полученные для схемы с нулевой точкой. Отличие связано с тем, что в мостовой схеме непосредственно в коммутации каждого из тиристоров участвуют соответствующие составляющие коммутационного токаи(рис. 2.6). При равенстве этих составляющих процесс коммутации (переход тока с одной пары тиристоров на другую) заканчивается при. При этом токубудет соответствовать значение 2Id . На основании указанного правую часть выражения (2.13) необходимо умножить на 2

(2.19)

Следовательно, уравнение внешних характеристик мостовой схемы записывается в виде

. (2.20)

По аналогии с однофазной нулевой схемой фазовый сдвиг между первой гармоникой тока в первичной обмотке по отношению определяется величиной

.

2.2. Трехфазные управляемые выпрямители

2.2.1. Трехфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом

Трехфазная управляемая схема с нулевым выводом приведена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Трехфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом

Так же как и в неуправляемых выпрямителях, индуктивности обмоток трансформатора представлены в виде включенных в цепи вторичных обмоток анодных сопротивлений Xa . Предполагается активно-индуктивная нагрузка. При рассмотрении режима работы также, как и в разделе 1.2, обобщаются аналитические зависимости на m-фазную систему с тем, чтобы подставляя затем в результирующие формулы частные значения m=3 и m=6, получить зависимости для трехфазной и шестифазной схем с нулевым выводом.

Угол управления  отсчитывается вправо от точки естественной коммутации и находится в пределах до максимума синусоиды вторичного напряжения, как показано на рис. 2.7, б., на угол . Продолжительность работы вентилей зависит от отношения индуктивных сопротивлений в катодной и анодной цепях Xd и Xa к активному сопротивлению нагрузки Rd . На рис. 2.7, в. показан график анодного тока для случая Xd=0 . Выпрямленный ток при этом угле  в этом случае получается прерывистым. Ток остается так же прерывистым если Xd и Xa имеют малое значение (пунктирные кривые на том же рисунке 2.7, в). На рис. 2.7, г. показан режим начально-непрерывный (граничный режим). Здесь уже нет разрывов в кривой тока, но нет и перекрытия кривых анодных токов (угол коммутации =0). Режиму непрерывного тока с конечным значением угла коммутации соответствуют диаграммы анодных токов на рис. 2.7, д.

С переходом к режиму непрерывного тока, пока углы коммутации очень малы, среднее значение анодного и выпрямленного токов становятся зависимыми через угол коммутации  от соотношения катодного Xd и анодного Xa .

С переходом к начально-непрерывному току, когда время протекания тока через вентиль  становится равным , среднее значение выпрямленного напряжения независимо от соотношения индуктивных и активных сопротивлений в преобразовательном контуре определяется интегралом

(2.21)

Далее, при рассмотрении m –фазной схемы на активно-индуктивную нагрузку, ограничимся режимом, когда Xd =.

Схема замещения для коммутирующего узла при участии в коммутации тока только двух анодов приведена на рис.2.8, а.

Рис. 2.8. Процесс коммутации многофазного управляемого выпрямителя

До начала коммутации тока замкнут ключ VS1 и по преобразовательному контуру будет протекать ток . В момент замыкания ключаVS2 начинается коммутация тока во внутреннем контуре, включающем две анодные цепи. Внутренний ток короткого замыканиябудет таким же, как и у неуправляемого выпрямителя.

Принужденная составляющая определяется по аналогии для неуправляемого выпрямителя (1.105)

. (2.22)

Свободная составляющая соответствует (рис. 2.8, г) ординате косинусоиды при углеt =

. (2.23)

Суммируя алгебраически (2.22) и (2.23), получаем выражение для тока в первый коммутационный для данного вентиля период

. 2.24)

Аналитическую связь между и  получим после подстановки в (2.24) вместо ωt угол  и ток Id вместо

(2.25)

Графически угол  определяется по отрезку на оси абсцисс, соответствующей дуге косинусоиды, крайние ординаты которой определяются, как это видно из рис. 2.8, г, и, а высота равнаId . При графическом определении угла  наглядно видно, как меняется угол коммутации  при неизменном токе Id по мере увеличения  от нуля до 90˚. Уменьшение угла  с ростом угла  объясняется возрастанием мгновенных значений междуфазного напряжения, участвующего в процессе коммутации тока. По выделенному жирной линией участку косинусоиды построена на рис. 2.9,в кривая анодного тока в первый период коммутации в вентилеVS2.

Рис. 2.9. Линейные диаграммы трехфазного управляемого выпрямителя