Васильев Л.А. - Конспект лекций
.pdf
101
15.4 Трехфазный нулевой выпрямитель
|
|
A |
|
i1 |
|
ia |
iн |
||||
|
|
|
|
|
|
V1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Lн |
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
V2 |
|
uн |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
C |
|
|
|
|
V3 |
Rн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) неуправляемый выпрямитель (V1, V2, V3 – диоды) |
|
||||||||||
|
ua |
ub |
uc |
|
|
|
|
θ1 ÷ θ2 – открыт V1 |
|||
I |
|
|
|
|
U0 |
|
|
θ2 ÷ θ3 – открыт V2 |
|||
н |
|
|
|
|
|
θ3 ÷ θ4 – открыт V3 |
|||||
|
θ2 |
θ3 |
|
θ |
|
|
|
λ = 2π /3. |
|||
|
θ1 |
|
|
|
|
||||||
|
θ4 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Коэффициент пульсаций: |
||||||
|
iа= i2 |
|
|
|
q |
|
32 |
2 |
0,25; |
|
( fп 3f1) |
|
|
|
|
|
θ |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение на нагрузке: |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
/ 3 |
|
|
|
|
U |
U |
н |
U0 |
|
U2m cos d |
||
|
|
|
|
обр |
|
|
|
2 / 3 |
/ 3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1,17U2; |
|
|
|||
Выбор вентилей: |
Ia |
Iн / 3; Uобр |
|
3U2m 2,09Uн . |
|||||||
б) управляемый выпрямитель (V1, V2, V3 – IGBT или тиристоры)
α > 0;
Uн Uн0 cos 1,17U2 cos .
Недостаток ► подмагничивание трансформатора.
102
15.5 Трехфазный мостовой выпрямитель
i1 |
ia |
|
iн |
V1 |
V3 |
V5 |
|
A |
|
|
Lн |
|
|
|
|
B |
|
|
uн |
C |
|
|
Rн |
|
V4 |
V6 |
V2 |
V1, V3, V5 – катодная группа вентилей:
V4, V6, V2 – анодная группа вентилей.
а) неуправляемый выпрямитель (V1 … V6 – диоды)
ua ub uc
θ
1
θ
2 
θ
3
θ
4 
θ
5
θ
6 θ
uн 
U0
Iн |
6,1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 |
|
θ |
θ1 ÷ θ2 – открыты V1 и V2; θ2 ÷ θ3 – открыты V2 и V3; θ3 ÷ θ4 – открыты V3 и V4 и т.д.
Угол открытого состояния вентилей λ = 2π /3.
103
Коэффициент пульсаций:
q |
|
2 |
|
0,057; |
( fп 6f1) |
||||
|
|
1 |
|||||||
62 |
|
|
|
|
|
|
|||
Напряжение на нагрузке: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
1 |
|
|
/ 6 |
|
|
|
|
Uн U0 |
|
|
U2m cos d 2,34U2; |
||||||
|
2 / 6 |
||||||||
|
|
|
/ 6 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбор вентилей: Ia Iн / 3; |
|
Uобр |
|
|
U2m 1,05Uн . |
||||
|
|
3 |
|||||||
б) управляемый выпрямитель (V1 … V3 – IGBT или тиристоры)
α > 0;
Uн Uн0 cos 2,34U2 cos .
30 |
α |
|
|
U0 |
|
|
θ |
|
60 |
α |
|
|
U0 θ |
|
90 |
α |
|
U0=0 |
||
|
||
|
θ |
|
С учетом коммутации: Uн |
Uн0 cos 3XsIн / . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
104 |
15.6 |
Многофазные выпрямители |
|
|
|
|
||||
|
I |
a |
|
|
Большие Iн ► параллельное |
||||
|
|
|
|
включение вентильных каскадов. |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Iн1 |
|
Lу – реактор уравнительный |
||||
A |
|
|
Zн |
Ly |
|
|
u |
a1 |
|
B |
|
|
|
u |
u |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
C |
|
|
Uн |
|
|
b2 |
|
|
c2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iн2 |
|
|
uc1 |
|
|
ub1 |
|
|
|
|
|
|
ua2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
двойная звезда напряжений |
||||
Iн = Iн1 + Iн2; |
|
Uн = Uн1 = Uн2; |
uу = uн1 – uн2; |
f = 6f1 ; |
q = 0,057. |
||||
Большие Uн ► последовательное включение вентильных каскадов. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Uн1 |
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
Zн |
Uн |
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uн2 |
|
|
|
Uн = Uн1 + Uн2; |
Iн = Iн1 = Iн2; |
f = 12f1 ; |
q = 0,014. |
||||||
105
Лекция 16 ИНВЕРТОРЫ
16.1 Общие сведения
Инвертор – устройство для преобразования постоянного тока в переменный.
Преобразование: с помощью транзисторных или тиристорных
управляемых ключей.
Инверторы (однофазные и трехфазные):
ведомые сетью (работающие на сеть, в которой имеются мощные
источники переменного тока);
автономные (работают на автономную нагрузку).
инверторы тока;
инверторы напряжения;
резонансные инверторы.
16.2Инверторы, ведомые сетью
Инвертирование энергии обратно выпрямлению.
Условия инвертирования энергии:
1)U и I на выходе схемы противоположны;
2)угол управления α > 90º.
Схемы инверторов: нулевая, мостовая.
Однофазный инвертор (по нулевой схеме):
i2 |
VS1 |
iи |
|
U2 |
|
L |
Eи |
U1 |
VS2 |
Uи |
|
|
- |
||
|
|
|
|
|
|
+ |
E |
|
|
|
106
Временные диаграммы работы:
u2 |
i2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
iи |
|
|
|
|
|
|
|
uи |
Uи |
|
|
iy1 |
iy2 |
|
|
|
|
При θ > ток поддерживается источником Е.
Угол опережения отпирания (необходим для восстановления запирающих свойств вентиля).
Наибольший угол управления max = min .
При опрокидывание инвертора ( 0, вентили открыты, к.з.).
С учетом коммутации:
Uи |
Uи0 cos( ) Iиxs / Uи0 cos Iиxs / Eи |
Еи |
Uи0 cos Iи xs / – противоЭДС инвертора. |
Регулировочная характеристика U = f( ) ►
Коммутация вентилей – за счет u1
При исчезновении u1 – опрокидывание инвертора
(отсюда: ведомый сетью).
U |
|
В |
|
|
|
|
|
|
И |
A |
Lн |
|
B |
- |
|
Е |
||
C |
||
+ |
||
|
||
Трехфазный мостовой инвертор: |
|
107
16.3 Автономный инвертор напряжения
Однофазная мостовая схема:
+ |
VT1 |
VT3 |
VD3 |
VD1 |
|||
E |
Rн |
Lн |
|
|
|
|
|
|
VT2 |
Uн |
|
VD2 |
VT4 |
VD4 |
|
- |
|
|
|
VT1 – VT4 ► MOSFET, IGBT, GCT, IGCT.
VD1 – VD4 – обратные диоды.
t0 – t2: VT1 и VT4 открыты, VT2 и VT3 закрыты, uн > 0; t2 – t4: VT2 и VT3 открыты, VT1 и VT4 закрыты, uн < 0.
|
uн |
|
|
|
to |
iн |
|
t |
|
|
|
t2 |
4 |
t |
|
t |
t3 |
||
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
t0 – t1:iн → VD1–Е–VD4, энергия из Lн ► в Е (рекуперация); t1 – t2: iн → через VТ1 и VТ4, энергия из Е ► в RнLн;
t2 – t3:iн → VD3–Е–VD2, энергия из Lн ► в Е;
t3 – t4: iн → через VТ3 и VТ2, энергия из Е ► в RнLн.
Регулирование uн: широтно-импульсное ( > 0)
uн
t
108
Трехфазный мостовой инвертор напряжения: |
|||||
|
+ |
|
|
|
|
|
E |
|
А |
В |
С |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
ZA |
ZB |
ZC |
|
0 |
60 |
180 |
360 |
540 |
|
Т1 |
|
|
|
|
|
Т2 |
|
|
|
|
|
Т3 |
|
|
|
|
|
Т4 |
|
|
|
|
|
Т5 |
|
|
|
|
|
Т6 |
|
|
|
|
|
|
|
uАВ |
|
|
|
|
|
|
|
t |
16.4 |
Автономные инверторы тока |
|
|||
Простейшая схема мостового инвертора: |
|
||||
+ |
VS1 |
C |
VS3 |
L |
|||
|
|
+ |
- |
E |
|
|
Zн |
|
|
|
|
|
|
uн,iн |
|
- |
VS2 |
|
VS4 |
|
|
|
iн uн
t |
Е + L ► источник тока.
VS1 – VS4 ► однооперационные тиристоры, IGBT. С ► для коммутации вентилей.
Uн 1,11Е
( CRн)2 1
109
Трехфазный мостовой инвертор тока: |
|
|
+ |
|
|
E |
|
|
- |
|
|
ZА |
ZВ |
ZС |
Форма uн близка к sin. |
|
|
16.5Влияние вентильных преобразователей на питающую сеть
Выходное напряжение преобразователя Uн = Uн0 + uп.
Гармоники пульсации: fν = νmf1 , |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uн m |
Uн0 |
|
|
|
cos |
1 2m2tg2 . |
|||||||
|
2m2 |
1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
2 |
|
|
|
||||||||
Коэффициент пульсаций q |
|
|
|
|
1 m2tg2 |
. |
|||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
m2 1 |
|
|
|
||||||
Питающий ток i1 неsin.
Для снижения высших гармоник ► сетевые резонансные фильтры. Коэффициент мощности χ = P / S.
Передача P в нагрузку ► только основной (первой) гармоникой тока. Для основной гармоники χ = cos φ,
При неsin токе χ = k cos φ,
k = I1(1) / I1 – коэффициент искажения.
Кажущаяся мощность S 
P2 Q2 T2 ,
Т – мощность искажения.
В регулируемых выпрямителях и инверторах φ ≈ α, χ = k cos α α↑ ► χ↓
110
16.6Вентильные преобразователи с повышенным коэффициентом мощности
Мостовой несимметричный выпрямитель
i1
u |
Zн |
|
1 |
u1 |
i |
1 |
|
|
|
i1(1) |
2 |
|
|
|
θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ 2
uн Uн0 1 cos 2
k cos / 2
Двухмостовой несимметричный выпрямитель
A |
|
B |
Zн |
C |
|