Управляемые выпрямители трехфазного тока

Существуют различные способы регулирования выходного напряжения.

1.Изменением первичного переменного напряжения U1(Uc)- ступенчато (относительно первичной или вторичной обмотки)

плавно - подвижные обмотки минус- низкое быстродействие, сложность

2. “Гашение” – части Ud на активных сопротивлениях. минус- низкий КПД

3.Регулируемые выпрямители. - широкий диапазон, высокое быстродействие, точность, хороший КПД

Работа на активное сопротивление самостоятельно

Включение тиристоров при подаче импульсов iy от СИФУ

 

La≠0 Ld=∞

Режим непрерывного тока

0≤α≤π/2-π/m

λ=2π/m+γ

при α>π/2-π/m в кривой ud участки с отрицательными значениями, за счет энергии, накопленной в Ld, ток прерывный.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Режим непрерывного тока

α+π/m

(1)

В режиме разрывного тока

(2)

(1) и (2) – уравнения без учета коммутационных потерь

=const не зависит от α

 

СОЕДИНЕНИЕ ВТОРИЧНЫХ ОБМОТОК В ЗИГЗАГ

 

Вторичная обмотка расщиплена на Z и соединена встречно на разных стержнях. Ток вентиля протекает по полуобмоткам одного стержня встречно-МДС первичной и вторичной обмоток компенсир. и потока вынужденного подмагничивания нет.

 

 

Использование Z требует дополнительного расхода меди на обмотки, т.к. результирующие фазные ЭДС: е2ох, е2оy,е2оz формируются и разность фазных напряжений вторичных полуобмоток (е2а и е2у) поэтому U2оу=√3е2а

- недостаток-сложная конструкция трансформатора

Из уравнения коммутации

Id=

Для уменьшения потребляемой из сети реактивной мощности => для улучшения коэффициентя мощности выпрямителя при работе на нагрузку с большой индуктивностью в схему добавляют нулевой диод.

Внешние характеристики

1. Режим непрерывного тока

λ=

Ud=Udocosα-Δuха, т.е семейство прямых параллельных наклонных линий при αi=const

2. Режим прерывистых токов.

При снижении Id или уменьшении Хd – возникает режим прерывистых токов. Это вызывает подъем внешних характеристик, т.к. Ud возрастает:

1) за счет уменьшения или полного отсутствия участков с отрицательным мгновенным значением Ud/

2) ΔUх=0- в прерывистом режиме отсутствуют моменты одновременной работы двух вентилей (коммутируются поочередно)

3) При работе на противоЭДС

Отсутствие тока Ud=Едв

Idгр=

РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Ud=f(α)

Ud=Ud0 cosα γ=0

 

Характерны два крайних режима: 1). и 2). (см. ниже)

1. Хd=0 m=2=180⁰

2а. Хd=0 m=3-150⁰ αmaх=2π 150⁰

Хd=0 m=6 120⁰

αmaх=2π 120⁰

2б. 1). Хd=0 m=∞

2). Хd=∞ m=2

Объяснить самостоятельно:

1) Регулировочные характеристики

2) Недостатки схемы

 

γ≠0 ∆Uха ∆Uа

МОСТОВАЯ СХЕМА

Особенности.

1.В формировании кривой Ud участвуют оба полупериода е2, поэтому в выражении Ud0 m=6 вдвое выше

Ud0=2.34Е2ср

2.Коммутационные падения напряжений вдвое больше (+2∆Uа) – поэтому внешняя характеристика круче.

3.Uобр mах вдвое меньше

4.Возможность бестр-рной схемы

Udср=Ud0cosα

Id= (cosα-cos(α+γ))

ИНВЕРТОРНЫЙ РЕЖИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

 

Инвертирование-inversio(переворачивать) употребляется в широком смысле (логике, изм. направление вращения двигателя)

 

В ПТ – инвертирование- изменение потока энергии на противоположное при выпрямлении- от источника постоянного тока в сеть переменного тока. Инвертор - устройство преобразующее энергию постоянного тока в энергию переменного тока

ПОНЯТИЕ ИСТОЧНИК-ПРИЕМНИК ЭЛ.ЭНЕРГИИ

 

а)Еак>Ея

Еак источник, т.к. направление ЭДС Еак совпадает с направлением тока i

 

б)Ея>Еак, теперь МПТ-источник, Ак- приемник

 

1-й способ инвертирования: при неизменной полярности изменить направление тока

2-й способ: при неизменном направлении тока переключить полярность ЭДС т.е. Ея>Еак

Этот вариант(2) удобен для вентильных схем

α=0 -αмах<180⁰

В течении λ – VI пропускает ток.

Обмотка W – источник, МПТ – приемник

t1-t2 –Ld-запускает энергию

t2-t3 – Ld- отдает энергию и поддерживает ток через VI

Перевод той же схемы в инверторный режим- 2 способ

Меняем зажимы МПТ или раскручиваем в другую сторону и отпираем тиристор в отриц. полупериод е2<0 α>π

VI откр. в момент t1, т.к. Uа>0

t1-t2 –Ld –запасает энергию

t2-t3 –Ld –отдает энергию, поддерживая ток iа и при Uа<0

t2-t3=t1-t2 по площадям, т.е. в течении λ черезV ток iа, где W- приемник, МПТ- источник энергии

ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР ВЕДОМЫЙ СЕТЬЮ

ЗАВИСИМЫЙ ИНВЕРТОР

В инверторах,ведомых сетью, ток с одного тиристора на другой коммутируется напряжением сети переменного тока, а частота инвертированного тока на выходе равна частоте сети.

 

Схема с нулевым выводом

Условия: Хd=∞$ Id=const$ Ха≠0; γ≠0

Ток непрерывный

Схема та же что и выпрямителя

Для перехода в инверторный режим-2 условия

1)α>90⁰ (в режиме непрерывного тока)

2)источник ЭДС в цепи постоянного тока

Принцип: в любой момент времени работает тот вентиль, переменная ЭДС е2 на аноде которого отрицательна.

Iу подаются с углами α>90⁰ от начала (+) полуволны или с углами β- угол опережения от точки начала (-) полуволны. Очевидно β=π-α. Наличие угла β обеспечивает естественную коммутацию вентилей под действием вторичной ЭДС е2а и е2в. Усл.естественной коммутации- потенциал анода V, вступающего в работу должен быть более положительным, чем у вентиля выкл(если импульс правее т.1-условие естественной коммутации не выполняется)

Угол β должен не только обеспечивать нормальную коммутацию в течении γ, но и угол δ –после коммутационный угол, в течении которого запирающийся вентиль под действием обратного напряжения восстанавливает запирающие свойства.

δ≥δкр=2πf tвыкл В противном случае при появлении U прям. Вентиль вновь произвольно откроется и устойчивое К.З.- срыв инвертирования.

 

 

Угол δ связан с углами β и γ зависимостью δ=β-γ,

тогда β≥βmin= γ+δкр

t1-t1 – V1 работает при Uа>0 (хотя е2а<0) – за счет Ея

Ld – запасает энергию

t2-t3 –V1 работает при Uа< 0 за счет энергии Ld

и на всем участке от т.1 до т.2 ток в W протекает при е2а< 0

Она приемник электрической энергии.

Частота переменного тока отдаваемого в сеть равна fс (инвер.вед.сетью)

Большую часть времени закрытый V – под прямым напряжением

Uпр мах= 2 √2е2

В режиме инвертирования роль противо-ЭДС выполняет переменное напряжение на вторичных обмотках. При этом среднее значение Ud имеет отрицательную полярность, поэтому

Idβ= (cos(β-γ)- cosβ) (1)

Udβ=- cosβ – = - (Ud0 cosβ+ ) (2)

Входная характеристика инвертора

В инверторном режиме коммутационные подъемы Δ Uха складываются и их наличие делает Ud более отрицательным, уменьшает положительные участки в кривой Ud.

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

С ростом тока Id увеличивается γ, следовательно для сохранения условия коммутационной устойчивости β =βmin =γ+δкр – возрастает βmin. Точки на входной характеристиках соответствующие предельным ттокам и соответствующие им значения βmin (Idβmin) – дают ограничительную характеристику. Аналитическое выражение

Udβ=- cosδкр+

 

Это зеркальное отражение внешней характеристики того же пр-ла при α=δкр

 

 

Первая гармоника поступающего в сеть тока i1 сдвинута относительно отрицательной полуволны напряжения сети U1 с опережением на угол φ =β-γ/2

 

Построим векторную диаграмму

Ток отстает от напряжения и в том и в другом случае, следовательно преобразователь является потребителем реак.мощности

 

СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ, ОТДАВАЕМОЙ В СЕТЬ

1) β=υаr Ея=const

β увеличивается, уменьшается Ud т.1→т.2

возрастает Id: Р увеличивается

2) Ея=υar β=const

Ея увеличивается т.1→т.3 Id увеличивается Р увеличивается