- •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
1.13.4 Аварийные режимы инвертора ведомого сетью
При работе трехфазного мостового преобразователя в режиме ведомого сетью инвертора, рисунок 1.13.14, коммутация тока с одного вентиля на другой осуществляется за счет разности фазных э. д. с. на стороне переменного тока при подаче отпирающего импульса с углом опережения . Время выключения тиристора зависит от времени спадания тока, характеризуемого углом коммутации , и времени восстановления тиристором запирающих свойств, характеризуемого углом . Минимально возможный угол опережения: . Угол коммутации зависит от параметров контура коммутации и величины коммутируемого тока, поэтому при увеличении тока увеличивается и угол может стать меньше допустимого, коммутация нарушается и процесс инвертирования срывается, рисунок 1.13.15.
Рис. 1.13.14.
Для инвертора ведомого сетью характерны следующие аварии:
а) внешнее короткое замыкание;
б) потеря тиристором вентильных свойств в обратном направлении;
в) потеря тиристором вентильных свойств в прямом направлении;
г) прекращение подачи управляющих импульсов на какой-либо из тиристоров.
Рис. 1.13.15.
Все виды повреждений приводят либо к опрокидыванию, либо к прорыву инвертора. Опрокидывание инвертора возникает, если по тем или иным причинам не происходит коммутации тока на очередной тиристор. Прорыв инвертора возникает, если в проводящем состоянии оказываются два тиристора подключенные к одной фазе и э. д. с. генератора оказывается закороченной через два последовательно включенных тиристора.
Например, если угол снизится ниже критического значения, то в момент равенства фаз A и B вентиль VS1 вновь откроется под действием положительной разности э. д. с. , что приведет к выключению VS3. После момента останутся открытыми вентили VS1 и VS2. Ток в цепи: источник постоянного тока, тиристор VS2, обмотка фазы C, обмотка фазы A, тиристор VS1, начнет возрастать, так как величина противо – э. д. с. в этот период будет уменьшаться.
Если защита не успеет отключить инвертор к моменту t1 прихода управляющего импульса на тиристор VS4, то при условии успешной коммутации тока вентиля VS2 на VS4 образуется прорыв инвертора. В случае же неуспешной коммутации до момента t2 останутся проводить ток вентили VS2, VS1 и режим опрокидывания инвертора с прохождением аварийного тока через обмотки трансформатора продолжится.
Аналогично будут развиваться аварии при потере тиристором VS1 вентильных свойств, при потере управляющего импульса тиристора VS3, снижении напряжения переключения или пробое тиристора.
После несостоявшейся коммутации тока с вентиля VS1 на VS3 ток цепи вентилей будет описываться уравнением:
.
За начало отсчета времени примем равенства э. д. с. фазы A и B во время отрицательного полупериода ( , ). Тогда решение уравнения:
где , , , .
В момент t1 поступит управляющий сигнал на VS4, начнется коммутация из цепи VS2 в цепь VS4. Процесс в вентиле VS2 описывается уравнением:
,
отсюда с учетом , - ток в конце первого интервала,
Ток в вентиле VS1:
.
Ток в вентиле VS4:
.
Если ток вентиля VS2 к моменту времени станет равным нулю, то дальше будет продолжаться процесс сквозного срыва инвертора через вентили VS1 и VS4. В этом случае ток в вентилях на третьем интервале будет описываться уравнением:
,
где - ток в конце второго интервала; - продолжительность второго интервала.
Если же к моменту t2 ток в вентиле VS2 не снизится до нуля, то VS2 включиться не сможет, а после того как разность э. д. с. фаз A и C станет положительной, начнется процесс повторной коммутации тока, но теперь из VS4 в VS2.
Рис. 1.13.16
На рисунке 1.13.16 приведены кривые аварийных токов при опрокидывании (А) и прорыве (Б) инвертора. Режим опрокидывания характеризуется значительно большими аварийными токами, создаваемыми согласно включенными э. д. с. источников постоянного и переменного тока.