Проектирование силовых блоков полупроводникового преобразователя, страница 11

Технические характеристики анодных, сглаживающих и уравнительных реакторов приведены в /4, с. 51-52,65-69,145-154;17, с. 50-55/.

3.3 Расчёт внешних и регулировочных характеристик преобразователей

Внешняя  характеристика неуправляемого выпрямителя

, где R – суммарное активное сопротивление цепи;  - падение напряжения в вентилях;  - падение напряжения в анодных индуктивных сопротивлениях () за счёт участков коммутации вентилей (γ);  - напряжение холостого хода преобразователя.

В полупроводниковых преобразователях  мало, а в установках большой и средней мощности , поэтому для них

Значения падений напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях зависят от типа схемы и режима работы (однофазная, трехфазная, мостовая, нулевая и т.д.) и определяется по формулам /1, с.143-158; 2, с.98;8, с.83; 12, с.344/.

В относительных единицах (по отношению к напряжению холостого хода Uна и базисному току I нк)

где  - коэффициент наклона внешней характеристики,  - напряжение КЗ трансформатора; В – находится по таблицам /8, с.78/ для мостовых и /8, с.80/ для нулевых схем выпрямления, или принимается В=0,35 для однофазной схемы с нулевым выводом; В=0,7 для однофазной мостовой; В=0,5 для трехфазной мостовой; I нк – ток короткого замыкания на выходных шинах выпрямителя. Может быть определен как I нк= I кm (см. п.3.2.6.1) или по /1, с.144/ для однофазных /1, с.152/ трехфазной мостовой, /1, с.159/ шестифазной схемы выпрямления.

Методика и аналитические выражения для расчета внешних характеристик различных схем преобразователей в различных режимах представлены в /1, с.143-158; 2, с.97-100;12, с.327-344/.

Внешние характеристики управляемого выпрямителя в относительных единицах при индуктивной нагрузке

,

где α – угол регулирования преобразователя.

Методика их построения изложена в /8, с.83-85/.

Режимы работы управляемого выпрямителя, которым соответствуют различные участки и формы внешних характеристик зависят от схемы преобразователя угла регулирования (α) и угла коммутации вентилей (γ).

Методики определения и расчетные формулы для этих характеристик представлены в /1, с.142-159; 8, с.83-85/.

Регулировочные характеристики управляемых выпрямителей представляют зависимость выпрямленного напряжения от величины угла регулирования U*_н =f(d). Их форма зависит от схемы преобразователя и характера нагрузки.

Методика построения регулировочных характеристик приведена в /8, с.82-84/.

Внешняя характеристика преобразователя в инверторном режиме параллельна выпрямительному. Поэтому внешние и регулировочные характеристики рассчитываются по аналогичным методикам /8, с.85-91/.

Реверсивные преобразователи способны работать в инверторном и выпрямительном режимах, но в двух комплектных преобразователях с  совместным управлением необходимо согласование групп вентилей, это сказывается на форме регулировочных характеристик, которые можно построить по методике, приведенной в /1, с.167-175; 8, с.91-95/.

3.4. Расчет энергетических показателей преобразователя

3.4.1. Коэффициент мощности χ установки может быть определен двумя способами /1, с.161/ и /12, с.350/.

Коэффициент мощности различных схем выпрямления может быть найден по аналитическим выражениям, приведенным в /1, с.159-163; 2, с.110-113;12, с.350-353/.

В общем случае он равен

где υ – коэффициент искажения формы кривой потребляемого тока, φ – угол сдвига первой гармонической составляющей тока.

Для всех преобразователей, кроме схем с нулевым выводом и мостовых несимметричных выпрямителей.

где α – угол регулирования выпрямителя; γ – угол коммутации вентилей.

Значения Cos φ можно получить по графическим зависимостям/12,с.351/.

Коэффициент искажения (υ) зависит от формы кривой тока, потребляемого преобразователем (прямоугольная, трапецеидальная и т.д.). Методика расчета изложена в /1, с.163/. Его численные значения приведены в /1,с. 161, 162, 163; 12, с.352/ и для однофазных выпрямителей (с выводом нуля, мостовой) составляет υ=0,9 трехфазной мостовой υ=0,955.