Преобразование электроэнергии. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные соотношения. Сложные нулевые схемы выпрямления. Теория работы мостовых схем выпрямления, страница 16

сложной двенадцатипульсовой схемы выпрямления

5.1. Сложная двенадцатипульсовая схема выпрямления

 последовательного типа

Нагляднее и яснее можно рассмотреть процессы в двенадцатипульсовой схеме выпрямления последовательного типа (рис. 27, а).

В сложной двенадцатипульсовой схеме последовательного типа:

– в каждый момент времени секции работают независимо одна от другой и в каждой из них открыто по два вентиля;

– время работы каждого вентиля составляет 120 эл. градусов;

– напряжения на выходе каждой из секций u_dY и u_dΔ соответствуют кривым (рис. 27, б, в);

– результирующее выпрямленное напряжение u_d = u_dY + u_dΔ (рис. 27, г) содержит двенадцать пульсаций (m = 12). 

Среднее значение выпрямленного напряжения будет равно

                      (104)

При  получим:

          Электромагнитные процессы в каждой из секций сложной мостовой схемы рассмотрены ранее на примере простых шестипульсовых схем выпрямления, поэтому на рис. 27 вторичные напряжения вентильных обмоток и токи  вентильных плеч не приводятся. Так как каждое вентильное плечо открыто 2π/3 и пропускает полный ток нагрузки I_d, то:

– максимальное значение тока вентильного плеча I_{VD max} = I_d;

          – среднее значение тока вентильного плеча I_{VD ср} = I_d / 3.

          Следовательно, токовый режим работы вентильных плеч идентичен токовому режиму работы в простой шестипульсовой мостовой схеме.

 Рис. 27. Двенадцатипульсовая схема выпрямления последовательного типа и временные диаграммы электромагнитных процессов в ней

Обратное напряжение на каждом из двенадцати вентильных плеч определяется линейным напряжением данной секции, а его максимальное значение

U_{VD max} = = 0,052 U_d0,                                    (105)

что в два раза ниже, чем в простой шестипульсовой мостовой. Таким образом, для создания двенадцати вентильных плеч потребуется то же число вентилей, что и в шестипульсовой простой мостовой.

          Условия работы вторичных обмоток трансформатора в двенадцатипульсовой схеме выпрямления не будут отличаться от условий работы вентильных обмоток в шестипульсовых мостовых схемах выпрямления, рассмотренных в разд. 4. Токи вторичных обмоток для рассматриваемой схемы i_2Y и i_2Δ представлены на рис. 27, д, е, а их действующие значения равны:

          Ток сетевой обмотки рассматриваемой схемы

                                           (106)

построен на диаграмме (рис. 27, ж). Его действующее значение равно

                                                                   (107)

где .

          Мощности вторичных обмоток

                       (108)

                       (109)

          Мощность сетевой обмотки

.               (110)

          Типовая мощность трансформатора

                               (111)

Таким образом, двенадцатипульсовая схема выпрямления последовательного типа позволила получить двенадцатипульсовое выпрямленное при том же числе полупроводниковых вентилей и трансформаторе несколько меньшей мощности.

Закон коммутации тока остается тем же, что и в простой шестипульсовой схеме, так как осуществляют ее вентили каждой группы в секции независимо от другой и коммутируют ток . Тогда согласно (46)

                                                                              (112)

При этом для простой мостовой схемы по выражению (28)

                      (113)

а

              (114)

Для рассматриваемой схемы

            (115)

а

           (116)

          Сравнение (114) и (116) говорит, что при одинаковых  и  угол коммутации в двенадцатипульсовой схеме меньше, чем в шестипульсовой, а это повышает ее энергетические показатели.

          Так, внешняя характеристика с учетом (54), а также того обстоятельства, что за период питающего напряжения коммутируют и катодная и анодная группа вентилей, определится 

                         (117)

Заменив, согласно (115), получим

                             (118)

или

                                 (119)