Рассмотрим работу мостового трехфахного УВ.

Схема трехфазного мостового УВ имеет вид:

 

 

Рис.17

Схема мостового двухполупериодного, трехфазного УВ(рис.17графического прил.) включает в себя 6 управляемых силовых ключей. При этом в нижней группе силовые ключи 1,3,5 соединены между собой катодами и образуют катодную группу. В верхней группе силовые ключи 2,4,6 соединены между собой анодами, образуя анодную группу.

Нагрузка (активно-индуктивная) включена соотвественно между общим анодом и общим катодом. Выходное напряжение выпрямителя U_d направлено от потенциала катодной группы φ_d+ к потенциалу анодной группы φ_d-. В любом режиме работы (выпрямления или инвертирования) в любой из моментов времени t в открытом состоянии находятся два накрест лежащих силовых ключа, один из катодной, а другой из анодной группы. При этом ток протекает через два открытых ключа и сопротивление нагрузки. Рассмотрим работу схемы в неуправляемом режиме , U_d=U_d0 (принцип действия такого выпрямителя в неуправляемом режиме показан на рис.16 графического приложения).

На рис.16а. представлена диаграмма фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора (входные напряжения выпрямителя фаз А,В,С).

На рис.16б,в,г,д,е,ж представлены диаграммы токов через силовые ключи, а на рис.13з - представлена диаграмма тока фазы вторичной обмотки трансформатора.

U_d-выходное напряжение (напряжение на нагрузке).

В любой момент времени в каждой из 2-х групп в открытом состоянии находится тот ключ, анодное напряжение которого имеет положительную наибольшую величину, т.е. в проводящем состоянии находятся два накрест лежащих угловых ключа, к которым приложено наибольшее линейное напряжение.

Фазные напряжения вторичной обмотки входного трансформатора U_a,U_b,U_c (входные фазные напряжения выпрямителя).

На диаграмме 16а показаны моменты пересечения U_a,U_b,U_c в положительном направлении точек: , , , …..,а в отрицательном направлении: , , ,….. При этом в интервале времени - (см. рис.13б) открыт первый вентиль, в интервале времени - открыт третий вентиль, в интервале времени - открыт пятый вентиль.

Анодная группа на интервале времени:

- открыт второй вентиль,

- открыт четвёртый вентиль,

- открыт шестой вентиль.

При чисто активном характере нагрузки токи через открытые вентили имеют вид прямоугольных импульсов. Период открытого состояния каждого вентиля , этот период принято называть период коммутации. Т.о. за период Т=2π происходит 6 переключений, следовательно, такая схема работает в 6 тактов и называется 6-ти тактной (6-ти импульсной). При этом кривая выходного напряжения представляет из себя функцию . Кривая тока вторичной обмотки трансформатора представлена на рис.16з графического приложения. При угле (неуправляемый режим) первая гармоника тока в первичной обмотке трансформатора представляет собой синусоиду. Первая гармоника входного тока совпадает с U_{вх и} не влияет на фазное соотношение между напряжением и током, т.е. неуправляемый выпрямитель практически не загрязняет питающую сеть.

2.3.3.Работа мостового трёхфазного выпрямителя в управляемом режиме при

Рассмотрим работу мостового трёхфазного выпрямителя в управляемом режиме при

 

Особенность работы 3х фазного выпрямителя в режиме управления, заключается в задержке на угол моментов отпирания очередных силовых ключей, относительно точек естественной коммутации , , ….При этом угол управления изменяется теоретически в пределах от 0 до 180⁰, а практически от 0 до 120⁰. Если нагрузка на зажимах выпрямителя является чисто индуктивной, т.е. , то задержка на угол отпирания одного их тиристоров создаёт такую же задержку в запирании других тиристоров, т.к. весь интервал угла управления обеспечивает задержку в запирании тиристора, который должен был закрыться под действием тока нагрузки.

Например, пусть открыты силовые ключи , . Задержка момента отпирания силового ключа на угол приведёт к задержке момента запирания на тот же угол силового ключа . При этом силовой ключ поддерживается в открытом состоянии током через нагрузку, силовой ключ , фазу С, фазу А и ключ . В момент подачи (рис. 18б) управляющего импульса на , силовой ключ запирается под действием отрицательного напряжения через ключ . После этого ток протекает через нагрузку, ключ , фазу С, фазу В и ключ .При этом кривая будет иметь вид верхней полуволны (рис.18а.). Кривая строится аналогичным образом и представляет из себя отрицательную полуволну (рис.18а.).

Напряжение на выходе выпрямителя представлена на рис.18.в.

Токи тиристоров имеют вид прямоугольных импульсов и показаны на рис.18г. При этом ток в нагрузке является практически непрерывным. Ток во вторичной обмотке входного трансформатора представлен в виде диаграммы рис.18д. и определяется токами двух вентилей, подключенных к одной фазе, в данном случае вентилей 1 и 4 подключенных к фазе А. При этом ток во вторичной обмотке имеет форму прямоугольных импульсов, а первая гармоника тока вторичной обмотки входного трансформатора отстаёт по фазе от входного напряжения на угол , т.е. сдвиг фаз тока первичной обмотки и питающего напряжения примерно равен углу . При этом необходимо учесть, что на диаграммах рис.18 не учтено коммутационного снижения напряжения связанное с интервалом коммутации γ. Если его учесть, то:

Рассмотрим влияние на выходное напряжение угла управления .

Диаграммы, иллюстрирующие это влияние показаны на рис.20 графического приложения.

На рис.20а показана диаграмма выходного напряжения выпрямителя при углах .

На рис.20б показана диаграмма выходного напряжения выпрямителя при угле

На рис.20в показана диаграмма выходного напряжения выпрямителя при углах .

На рис.20г показана диаграмма выходного напряжения выпрямителя при угле

При углах управления от 0 до 60⁰ выходное напряжение расположится выше оси абсцисс (не касаясь её), это значит, что среднее значение этого напряжения равное U_d не будет зависеть от характера нагрузки, т.к. в кривой выходного напряжения отсутствуют области отрицательной полярности.

Если угол управления равен 60^0, кривые выходного напряжения располагаются над осью абсцисс, касаясь её в отдельных точках. Поэтому 60⁰ это предельное значение угла управления, при котором величина выходного напряжения U_d не зависит от характера нагрузки, т.к. в ней также отсутствуют области отрицательного напряжения. При углах в кривой выходного напряжения появляются области отрицательной полярности, которые тем больше, чем больше индуктивность нагрузки. При чисто индуктивной нагрузке и при угле , положительная область выходного напряжения равна отрицательной и среднее значение U_d=0. Т.о. при чисто индуктивном характере нагрузки предельным углом управления, который обеспечивает положительное среднее значение выходного напряжения трёхфазного выпрямителя, является . Если представить регулировочные характеристики трёхфазного двухполупериодного выпрямителя U_d=f(α), при различном характере нагрузки и () имеют вид:

 

Рис. 18

Т.о при чисто индуктивном характере нагрузки угол 0<α<120⁰, теоретически до 180⁰.

Регулировочная характеристика(рис.19графич.прил.) при индуктивном характере нагрузки () в пределах 0< α<60⁰ совпадает с регулировочной характеристикой при чисто активном характере нагрузки (), далее регулировочная характеристика при () изменится в пределах 60⁰< α<90⁰. При активно-индуктивном характере нагрузки в пределах 90⁰< α<120⁰ располагается между двумя граничными характеристиками.