Преобразовательная техника

При увеличении X d за счет возникновения ЭДСсамоиндукции, поддерживающей ток выходящего из работы вентиля, происходит снижение величины противоЭДС в контуре вступающего в работу вентиля, и он может быть включен с угломa < y . В пределе, когда X d ® ¥ , включение очередного вентиля может быть произведено в точке естественной коммутации.

Режим прерывистых токов будет иметь место , тогдакогда

пряжения при заданном значенииa. При условии E0 £ Eda - DU x , где

нично-непрерывному режиму (рис. 2.33).

В режиме непрерывного тока при X a = ¥ обязательно будет перекрытие анодных токов вентилей, что приводит к возникновению коммутационных процессов со всеми вытекающими отсюда особенностями.

2.2.1.3.Особенности коммутационных процессов

вуправляемых выпрямителях

Рассмотрим режим X d = ¥ , X a ¹ 0 (рис. 2.34). Тогда id будет идеально сглажен, а включение очередных вентилей будет происходить в точках a, p + a, 2p + a, K. Из-за наличия индуктивных сопротивлений X a ток выходящих из работы вентилей мгновенно снизиться до нуля не может. Поэтому в течение коммутационного интервала будут открыты одновременно два вентиля T1 и T2 , которые замыкают накоротко вторичную обмотку трансформатора. Для получившегося коммутационного контура, например, в точке a , справедливо уравнение:

91

Аналогичные процессы будут проходить во всех других точках

будет уменьшаться по сравнению с тем случаем, когда коммутационные процессы не учитывались на величинуDU x , определяемую заштрихованной площадкой на рис. 2.34, б.

92

Eda = f (Id ) – внешнюю характеристику выпрямителя. Семейство этих характеристик для различных a представлено на рис. 2.35.

Рис. 2.35. Семейство внешних характеристик однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя

Из приведенного анализа коммутационных процессов можно сделать вывод, что при прочих равных условиях коммутационные процессы протекают в управляемом выпрямителе тем быстрее, чем больше угол управления a , так как при увеличенииa возрастает величина (e2a - e2b ), прикладываемая к выходящему из работы вентилю в запирающем направлении.

2.2.1.4. Однофазный мостовой управляемый выпрямитель

Схема выпрямителя аналогична схеме рис. 2.16, но в отличие от нее здесь используются управляемые вентили T1 - T4 (рис. 2.36).

В этой схеме система управления должна обеспечивать подачу сигнала управления одновременно на два вентиля в каждой точке переключения T1 - T3 в положительных полупериодах, T2 - T4 в отрица-

тельных полупериодах ЭДС e2 . Соотношения между параметрами пе-

93

ременного тока, подаваемого на вход выпрямителя, и параметрами постоянного тока в цепи нагрузки здесь такие же, как и в схеме управляемого выпрямителя со средней точкой.

Рис. 2.36. Коммутационные процессы в однофазном мостовом управляемом выпрямителе

Некоторой особенностью коммутационных процессов в мостовой схеме является то, что на коммутационном интервале одновременно оказываются включенными все четыре вентиля, вследствие чего вторичная обмотка трансформатора оказывается замкнутой накоротко. Уравнение для этого коммутационного контура имеет вид:

Сравнивая это выражение с(2.90), можно заметить, что дальнейший ход коммутационных процессов совершенно аналогичен тому, что было отмечено в предыдущей схеме. Но обратное напряжение на вентилях здесь будет в два раза меньше, чем в схеме (рис. 2.34):

94

Uв0 = 2E2sin (a + γ); Uв пр = 2E2sina.

При работе на противоЭДС в мостовой схеме будут иметь место те же особенности, что и в схеме рис. 2.34.

2.2.2.Трехфазные управляемые выпрямители

2.2.2.1.Трехфазный нулевой управляемый выпрямитель

Как следует из рис. 2.37, сигналы управления поступают на силовые вентили T1, T2 , T3 со сдвигом на угол управленияa относительно точек естественной коммутации 1, 2, 3, K. При X d = 0 форма выпрямленного напряжения и тока одинаковы (рис. 2.37, б, в).

Рис. 2.37. Трехфазный нулевой управляемый выпрямитель

В этом случае, очевидно, при a < 30o будет режим непрерывного

тока; при a = 30o - гранично-непрерывный режим; при a > 30o – режим прерывистых токов. В режиме прерывистых токов при X d = 0 выпрямленное напряжение Ed находится из выражения:

95

В этом режиме, но при X d > 0 (рис. 2.37, в – тонкая линия)

В режиме непрерывного тока

По полученным выражениям можно построить регулировочные характеристики этого выпрямителя (рис. 2.38).

Рис. 2.38. Семейство регулировочных характеристик трехфазного нулевого управляемого выпрямителя

Две граничные кривые X d = ¥ и X d = 0 ограничивают область существования семейства характеристик для любого значенияX . Особенности коммутационных процессов в этой схеме рассмотрим на примере режима X d = ¥ ; X a ¹ 0 (рис. 2.39). Электромагнитные процессы на коммутационном интервале протекают точно так же, как в неуправляемом выпрямителе, но со сдвигом по сравнению с ним на уголa и, следовательно, со всеми особенностями, отмеченными в п. 2.1.4.

96

Напряжение на вентиле в отличие от рис. 2.37 будет иметь скачок на коммутационном интервале (рис. 2.39).

Рис. 2.39. Коммутационные процессы в трёхфазном нулевом управляемом выпрямителе

При работе выпрямителя на двигательную нагрузку(режим работы с противоЭДС) следует учитывать все особенности, которые были отмечены в п. 2.2.1. Для этой схемы длительность импульсов управле-

97

тери выпрямленного напряжения, наступит режим непрерывного тока. В этом режиме при X a ¹ 0 при переключении вентилей будут протекать коммутационные процессы со всеми отмеченными выше особенностями.

а

Рис. 2.40. Работа трехфазного нулевого управляемого выпрямителя на двигательную нагрузку

2.2.2.2. Трехфазный мостовой управляемый выпрямитель

Как уже было отмечено выше, трехфазный мостовой выпрямитель можно рассматривать как последовательное включение двух нулевых трехфазных выпрямителей – с анодной группой вентилей ( T4 , T6 , T2 ) и катодной группой ( T1, T3 , T5 ), работающих в противофазе друг с другом. Поэтому пульсность выпрямителя в два раза выше, чем в нулевой схеме. На рис. 2.41 представлена диаграмма работы трехфазного управляемого мостового выпрямителя приX = 0 с различными углами

управления: a1 = 30o, a2 = 60o , a3 = 90o . Как видно из диаграммы, при a < 60o будет режим непрерывного тока, при режиме a > 60o – режим

прерывистых токов и еслиa = 60o , то это соответствует граничнонепрерывному режиму. Из этой же диаграммы следует, что система управления должна формировать управляющий сигнал в виде широких

p

импульсов длительностью не менее 3 . Если система управления фор-

98

мирует узкие управляющие импульсы, то они должны подаваться в начале каждого интервала проводимости одновременно на оба вентиля, проводящих ток на данном интервале.

Рис. 2.41. Трехфазный мостовой управляемый выпрямитель

нии a , поэтому в этом случае Eda определяется по выражению (2.99). Регулировочные характеристики выпрямителя имеют вид, представленный на рис. 2.42. Любому конечному значению X d соответствует ха-

рактеристика, находящаяся внутри зоны, ограниченной кривыми X = 0

и X d = ¥ .

Коммутационные процессы в трехфазном мостовом управляемом выпрямителе так же, как и во всех других схемах управляемых выпря-

99

6

выпрямителя имеет падающий характер.

Eda

Рис. 2.42. Cемейство регулировочных характеристик трехфазного мостового управляемого выпрямителя

Так же, как и в неуправляемом мостовом выпрямителе, вид внешней характеристики зависит от режима работы. В условиях, когда

g < p – внешняя характеристика линейна: 3

Eda = 2,34E2cosa - Id2πX a .

6

C увеличением Id угол g возрастает и, когда он достигает значе-

ния p , дальнейшего роста его не будет, потому что здесь так же, как и у

3

неуправляемого выпрямителя (рис. 2.23), появляется дополнительный угол – угол саморегулирования a¢ , который, возрастая, становится больше угла управленияa , задаваемого системой управления. Вид внешней характеристики в этом режиме представляет собой дугу эллипса [3]. После того, как угол саморегулированияa' достигает значе-

100