Материал: s_electro

Рис. 3.11.2

Базовая схема трехфазного мостового выпрямителя на тиристорах здесь дополнена устройством для сброса накопленной энергии из индуктивностей рассеивания реального трансформатора. Это устройство УСЭ состоит из трехфазного блока конденсаторов Сф, соединенных в звезду или треугольник и включенных на входе вентильного блока. Очередной вентиль отпирается в момент подачи на него импульса управления с опережающим углом регулирования αоп относительно соответствующей точки естественного зажигания, с одновременной подачей импульса управления на запирание проводящего вентиля. В результате ток в выключаемом вентиле скачком упадет до нуля (пренебрегая процессами рассасывания накопленных носителей в вентиле), а ток во включаемом вентиле скачком нарастает до тока нагрузки. Коммутация же токов в обмотках трансформатора, связанных с этими вентилями, из-за наличия индуктивностей рассеивания обмоток, будет длиться в течение конечного времени коммутации γ.

Нетрудно убедиться, что внешняя, регулировочная и энергетические характеристики выпрямителя с опережающим фазовым регулированием при допущении Xd = ∞ получаются из соответствующих характеристик выпрямителя с отстающим фазовым регулированием при замене в них угла α на угол (–αоп) и будут иметь аналогичный вид за исключением характеристик, для которых важен знак реактивной мощности на входе выпрямителя. Теперь входной ток выпрямителя опережает напряжение питающей сети на угол αоп (пренебрегая γ), т. е.

выпрямитель превратился из потребителя реактивной мощности в генератор реактивной мощности. Это позволяет построить состав-

ной выпрямитель из двух однотипных выпрямительных ячеек, включенных параллельно по входам и последовательно (или параллельно) по выходу. Если управлять одной ячейкой с углами α, а другой – с углами |αоп| = α, то, очевидно, такой составной выпрямитель не будет потреблять по входу реактивной мощности сдвига, так как результирующий входной ток будет в фазе с напряжением питающей сети [17]. При этом форма выпрямленного напряжения будет такой же, как и при

163

однократном широтно-импульсном регулировании выпрямленного напряжения, которое рассматривается в следующем разделе.

3.11.2. ВЫПРЯМИТЕЛЬ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Рассматриваемый выпрямитель состоит из базовой ячейки выпрямления трехфазного напряжения по мостовой схеме и устройства сброса накопленной энергии УСЭ, как и предыдущая схема. Внешне эти два типа выпрямителя не различимы. Различие электромагнитных процессов в них обусловлено только различием алгоритмов управления вентилями.

Временные диаграммы напряжений и токов выпрямителя с широт- но-импульсным регулированием (ШИР) выпрямленного напряжения показаны на рис. 3.11.3.

Id/кт

ud

Рис.11.3

Рис. 3.11.3

Формирование импульса напряжения на выходе выпрямителя обеспечивается включением одного вентиля в катодной группе и одного – в анодной, как и в обычном выпрямителе на вентилях с неполным управлением и фазовым регулированием выпрямленного напряжения. Например, вентилей 1 и 6 на интервале t2t3. Формирование нулевой паузы напряжения на выходе выпрямителя на интервале t3t5 обеспечивается закрыванием по цепи управления запираемого тиристора Т6

164

(или Т1) с одновременным отпиранием другого тиристора работающего плеча схемы, т. е. Т4 (или Т2). При этом ток нагрузки, поддерживаемый накопленной энергией в сглаживающем реакторе с индуктивностью Ld, будет протекать через два проводящих вентиля одного плеча схемы, в рассматриваемый отрезок времени это будут вентили 1 и 4 (или 2 и 6).

Энергия, накопленная в индуктивностях рассеивания обмоток трансформатора, участвующих в коммутации (здесь фазы а и в), сбрасывается сначала в конденсаторы Сф, подзаряжая их, а из них отбирается частично обратно в сеть и частично в нагрузку выпрямителя.

Очевидно, что на интервалах замыкания тока нагрузки через вентили одного плеча моста выпрямитель оказывается отключенным от трансформатора и в его обмотках тока не будет, если пренебрегать токами намагничивания трансформатора и токами конденсаторов фильтра Сф. Таким образом, токи трансформатора подвергаются также широтноимпульсному регулированию (ШИР), как и выпрямленное напряжение.

Рассмотренные временные диаграммы токов и напряжений выпрямителя относятся к случаю, когда частота импульсов выходного напряжения выпрямителя в шесть раз выше частоты питающего напряжения. Для повышения быстродействия регулирования выпрямленного напряжения и тока эта частота может быть увеличена в 2, 3, 4 ...

раза, тогда на интервале t1t4 в кривой первичного тока будет соответственно 2, 3, 4 ... импульса (т. е. вместо шестикратного ШИР будут две- надцати-, восемнадцати-, ... n-кратные ШИР).

Входной коэффициент мощности выпрямителя с ШИР будет

с учетом коэффициента преобразования по напряжению Кп.н, и уравнения регулировочной характеристики при ШИР (пренебрегая пульсацией амплитуды импульсов)

Итак, из сравнения (3.11.1) с (3.10.12) видно улучшение входного коэффициента мощности при ШИР. Помимо количественного разли-

165

прерывной (без токовых пауз) кривой входного тока.

Можно промодулировать методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) длительность проводящего состояния запираемых тиристоров, коммутируемых с повышенной частотой, по синусоидальному закону с частотой, равной частоте напряжения питающей сети. Тогда, при условии постоянства напряжения Ud на выходе моста, на входе моста образуется широтно-модулированная последовательность двухполярных импульсов u.

Рис. 3.11.4

тации тиристоров над частотой напряжения сети пульсации тока могут стать малы, т. е. входной ток выпрямителя будет практически синусоидальным.

Схема подобного выпрямителя с питанием от трехфазной сети образуется из трех аналогичных вентильных плеч, как показано на рис. 3.11.6. При этом потребность в емкостном делителе напряжения, имеющемся в однофазной схеме, здесь уже отпадает.

167