- •Политехнический институт Сибирского федерального университета преобразовательная техника
- •1 Модуль 1. Преобразователи постоянного тока
- •1.1 Введение. Объем и содержание курса
- •1.2 Однофазные неуправляемые выпрямители
- •1.2.1 Однофазный однополупериодный выпрямитель
- •1.2.2 Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора
- •1.2.3 Однофазный мостовой выпрямитель
- •1.2.4 Работа выпрямителей на активно-индуктивную нагрузку
- •1.2.5 Работа выпрямителей на активно-емкостную нагрузку
- •1.2.6 Работа неуправляемого выпрямителя на нагрузку с противо - э. Д. С.
- •1.2.7 Внешние характеристики выпрямителей
- •1.3 Трехфазные неуправляемые выпрямители
- •1.3.1 Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом трансформатора
- •1.3.2 Трехфазный мостовой выпрямитель
- •1.4 Однофазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом трансформатора
- •1.4.1 Работа однофазного управляемого выпрямителя на активную нагрузку
- •1.4.2 Влияние индуктивности в цепи нагрузки
- •1.5 Трехфазные управляемые выпрямители
- •1.5.1 Трехфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом трансформатора
- •2.4.2 Трехфазный мостовой управляемый выпрямитель
- •1.6 Выпрямители с несимметричным и ступенчатым регулированием выходного напряжения
- •1.6.1 Выпрямители с нулевым вентилем
- •1.6.2 Полууправляемые выпрямители
- •2.5.3 Управляемые выпрямители со ступенчатым регулированием вторичного напряжения
- •1.7 Сглаживающие фильтры выпрямителей
- •1.7.2 Резонансные фильтры
- •1.7.3 Фильтр с компенсацией переменной составляющей
- •1.8 Процессы коммутации в выпрямителях, коэффициент мощности и кпд
- •1.8.1 Процессы коммутации в выпрямителях
- •1.8.2 Коэффициент мощности выпрямителя
- •1.8.3 Коэффициент полезного действия
- •1.9 Системы управления вентильными преобразователями
- •1.10 Выпрямители на полностью управляемых вентилях
- •1.10.1 Выпрямители с опережающим фазовым регулированием
- •1.10.2 Выпрямитель с широтно-импульсным регулированием выпрямленного напряжения
- •1.10.3 Выпрямители с принудительным формированием кривой тока, потребляемого из питающей сети
- •1.11 Инверторы, ведомые сетью
- •1.12 Реверсивные преобразователи постоянного тока
- •1.13 Аварийные режимы преобразователей постоянного тока
- •1.13.1 Внешнее короткое замыкание неуправляемого выпрямителя
- •1.13.2 Внешнее короткое замыкание управляемого выпрямителя
- •1.13.3 Внутреннее короткое замыкание трехфазного мостового неуправляемого выпрямителя
- •1.13.4 Аварийные режимы инвертора ведомого сетью
- •1.13.5 Аварийные процессы в реверсивных двухкомплектных преобразователях
- •1.13.5.1 Одновременное включение выпрямительных комплектов без э. Д. С. В цепи нагрузки.
- •2.12.5.2 Одновременное включение выпрямительных комплектов при наличии э. Д. С. В цепи нагрузки.
- •2.12.5.3 Включение выпрямительного комплекта во время прорыва инвертора.
- •2 Модуль 2. Преобразователи переменного тока
- •2.1 Автономные инверторы тока
- •2.1.1 Параллельный инвертор тока
- •2.1.2 Последовательно-параллельный инвертор тока
- •2.1.3 Инвертор тока с отсекающими вентилями
- •2.1.4 Инвертор тока с выпрямителем обратного тока
- •2.1.5 Инвертор тока с индуктивно-тиристорным регулятором
- •2.1.6 Инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией
- •2.2 Резонансные инверторы
- •2.2.1 Параллельный, последовательно-параллельный резонансный инвертор с закрытым входом
- •2.2.2 Последовательный инвертор с открытым входом
- •2.2.3 Резонансные инверторы с вентилями обратного тока
- •2.2.4 Параллельный полумостовой транзисторный инвертор
- •2.2.5 Резонансные инверторы с удвоением частоты
- •2.2.6 Многоячейковые инверторы
- •2.3 Автономные инверторы напряжения
- •2.3.1 Однофазный мостовой аин
- •2.3.2 Трехфазный аин
- •2.3.3 Трехфазный аин с шир
- •2.3.4 Трехуровневый трехфазный инвертор
- •2.4 Преобразователи частоты
- •2.4.1 Преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока
- •2.4.2 Трехфазно-однофазный преобразователи частоты с непосредственной связью с естественной коммутацией тиристоров
- •2.4.3 Однофазный нпч с принудительной коммутацией
- •2.4.4 Преобразователь частоты с промежуточным звеном переменного тока
- •Библиографический список
2.4.2 Трехфазный мостовой управляемый выпрямитель
Схема получается путем замены диодов на тиристоры в трехфазном мостовом неуправляемом выпрямителе, рисунок 1.5.5. В любой момент времени в проводящем состоянии одновременно могут находиться те два тиристора, к которым приложено максимальное линейное напряжение. В результате переключения вентилей к нагрузке попеременно подключаются шесть линейных напряжений. Угол управления отсчитывается от точки естественной коммутации, то есть от момента времени, в который бы открылся диод в неуправляемом трехфазном мостовом выпрямителе.
Рис. 1.5.5.
При изменении угла управления в диапазоне переход одного линейного напряжения на другое осуществляется в пределах положительной полярности линейных напряжений, поэтому форма кривой выпрямленного напряжения и его среднее значение одинаковы как при активной, так и при активно-индуктивной нагрузке, рисунки 1.5.6, 1.5.7. Среднее значение выпрямленного напряжения:
, где
- среднее значение выпрямленного напряжения при угле управления , определяется так же как для неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя.
Рис. 1.5.6.
Максимальное обратное напряжение на вентиле, такое же, как в неуправляемой схеме:
.
Максимальное прямое напряжение:
.
При увеличении угла управления больше при работе на активную нагрузку в кривой выпрямленного тока появляются паузы, в течение которых мгновенное значение выпрямленного тока равно нулю. На рисуноке 1.5.6 изображены кривые фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора и кривые выпрямленного напряжения для трех значений угла управления при активной нагрузке. Следует отметить, что для работы мостовой схемы необходимо подавать на вентили управляющие импульсы шириной больше или сдвоенные короткие импульсы. В случае использования одиночных импульсов шириной меньше не обеспечивается работа выпрямителя в режиме прерывистых токов. Среднее значение выпрямленного напряжения:
.
Предельный угол управления при работе на чисто активную нагрузку равен .
При работе управляемого выпрямителя на активно-индуктивную при углах управления больше в кривой выпрямленного напряжения появляются интервалы отрицательного напряжения, рисунок 1.5.7. При увеличении индуктивности нагрузки площадь отрицательных участков увеличивается. При работе на нагрузку с площадь отрицательных участков стремится к площади положительных участков выпрямленного напряжения. Максимальный угол управления при работе на чисто индуктивную нагрузку равен . Среднее значение выпрямленного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку с непрерывным выпрямленным током:
.
Среднее значение выпрямленного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку в режиме прерывистого тока зависит от параметров нагрузки и в каждом конкретном случае описывается своим выражением.
Рис. 1.5.7.
Схема обладает наилучшими техническими показателями из всех рассмотренных управляемых выпрямителей, в связи с чем, получила преимущественное применение в системах электропривода средней и большой мощности. Недостатками схемы являются: большое число управляемых вентилей, сложная система управления.
На рисунке 1.5.8 приведены регулировочные характеристики трехфазного мостового выпрямителя при работе на чисто активную и чисто индуктивную нагрузку.
Рис. 1.5.8.
Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на реальную активно-индуктивную характеристику будет располагаться между этих двух характеристик.