Исследование однофазных выпрямителей. Исследование сглаживающих фильтров. Исследование трехфазных выпрямителей. Исследование системы импульсно-фазового управления однофазным тиристорным преобразователем: Практическое пособие к лабораторным работам, страница 7

Во второй области регулирования (a>p/6) ток через вентиль обрывается при прохождении мгновенного значения выпрямленного напряжения через нуль. Длительность прохождения тока через вентиль l меньше 2/3 и равна:

                                                      (4.3)

Среднее значение выпрямленного напряжения в этом случае рассчитывается несколько иначе

.                                            (4.4)

Как видно из последней формулы, для трехфазной схемы со средней точкой при работе на активную нагрузку предельным углом регулирования (при котором U_d=0) является угол a_m=150°.

для расчета типовой мощности  трансформатора, средних и действующих значений токов в тиристорах и обмотках трансформатора, используются те же формулы, что и для трехфазного нулевого выпрямителя (см. лаб. раб. №3).

2.2. Схема трехфазного мостового тиристорного преобразователя

Схема трехфазного мостового  тиристорного преобразователя (рис. 4.4) получила  преимущественное применение при построении управляемых выпрямителей трехфазного тока. Как и схема трехфазного мостового выпрямителя, она содержит две группы:

– катодную (верхняя по схеме), у которой объединены катоды;

– анодную (нижняя по схеме), у которой объединены аноды.

для нормальной работы мостовой схемы ТП необходимо подавать на вентили управляющие импульсы шириной больше 60° или сдвоенные импульсы. Причина такого требования становится ясной из рассмотрения принципа работы самой схемы. В случае использования одиночных импульсов с шириной меньше 60° в режиме с активной нагрузкой не обеспечивается запуск преобразователя, так как не могут открыться одновременно два вентиля в анодной и катодной группах. Кроме того, при углах регулирования a>p/3 при активной нагрузке (режим прерывистого тока) в кривой выпрямленного напряжения и тока появляются паузы, и, следовательно, необходимо одновременно с подачей управляющего  импульса на очередной вступающий в работу вентиль подавать повторный управляющий импульс на соответствующий вентиль в противоположном плече или же использовать импульсы с длительностью больше 60°.

в диапазоне изменения угла регулирования от 0 до 60° кривая выпрямленного напряжения и тока непрерывна. При углах регулирования  ток i_dпрерывистый. Таким образом, схема имеет два качественно отличных режима работы.

Для первого режима (0<a<p/3) величина среднего выпрямленного напряжения (без учета потерь напряжений на элементах схемы) может быть найдена следующим образом

U_d=U_docos ,

где U_do=2.34 U₂ – напряжение условного холостого хода для трехфазной мостовой схемы.

Для второго режима (a>p/3)напряжение равно

.                                      (4.5)

Как видно из формулы (4.5), предельным углом регулирования, при котором U_dстановится равным нулю, является в этом случае угол .

Наибольший интерес представляет режим работы схемы со сглаженным током i_d. Полагаем ток идеально сглаженным. В этом случае ток нагрузки непрерывен во всем диапазоне регулирования. На рис. 4.3 приведены диаграммы работы ТП с углом регулирования a = p/8.

Жирной линией (рис. 4.3, а) обведены участки синусоид фазных напряжений, по которым изменяются потенциалы объединенных катодов и объединенных анодов. в интервале J₁ – J₂  открыт вентиль VS1. Потенциал катода вентиля (по отношению к нулевой точке) меняется по синусоиде фазного напряжения и_2а, причем в начале интервала он положителен, а в конце отрицателен. В момент J₂ открывается вентиль VS3, и ток переходит на него. Далее в интервале J₂ – J₃  ток нагрузки проводит вентиль VS3, и наконец в момент J₃ вступает в работу вентиль VS5и работает до момента J₄. Аналогичные явления происходят и в анодной группе.

Выпрямленное напряжение схемы u_dможет быть найдено как разность потенциалов между точками объединенных катодов и объединенных анодов (рис. 4.3, б). Величина среднего выпрямленного напряжения в этом случае может быть вычислена для всего диапазона регулирования по следующей формуле  U_d=U_docos .

Из формулы следует, что в случае работы выпрямителя со сглаженным током предельный угол регулирования .

Диаграмма тока фазы “а” вторичной обмотки трансформатора при  значительной индуктивности нагрузки имеет прямоугольную форму (рис. 4.3,  в). Максимальное значение обратного напряжения (рис. 4.3,  г), как и в нулевой схеме, равно амплитуде линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора

.                                                  (4.6)

для расчета типовой мощности  трансформатора, средних и действующих значений токов в тиристорах и обмотках трансформатора, используются те же формулы, что и для трехфазного мостового выпрямителя (см. лаб. раб. №3).

2.3. Внешняя характеристика и характеристика управления ТП

зависимость среднего значения напряжения на выходе преобразователя U_d от выпрямленного тока I_d при постоянном угле a (или напряжении U_у) управления, т.е. U_d=f(I_d)  при a = const, (U_у = const) называется внешней характеристикой.

На ход внешней характеристики ТП оказывает влияние индуктивность рассеяния трансформатора, активное сопротивление его обмоток, характер нагрузки, внутреннее сопротивление вентилей.

наибольшее влияние на ход внешней характеристики оказывают процессы коммутации тока в фазах трансформатора, обусловленные влиянием индуктивности рассеяния.

В связи с наличием индуктивности рассеяния трансформатора ток в цепи заканчивающего работу вентиля не может мгновенно спадать к нулю, а в цепи вентиля, вступающего в работу, ток не может мгновенно нарасти от нуля до полной величины. Практически изменение тока в фазах происходит постепенно, в течение определенного промежутка времени определяемого углом g, который называют углом коммутации.

Величина угла коммутации gдля нулевых и мостовых тиристорных преобразователей рассчитывается одинаково

,                                     (4.7)

где Х_2m – индуктивное сопротивление рассеяния обмоток трансформатора, приведенное ко вторичной стороне.

Напряжение u_dна нагрузке в период коммутации, которая присоединена параллельно к коммутирующим фазам, уменьшается. среднее значение снижения напряжения, возникающего вследствие затягивания тока в фазах трансформатора