Преобразование электроэнергии. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные соотношения. Сложные нулевые схемы выпрямления. Теория работы мостовых схем выпрямления, страница 19

Напомним, что действие управляющего электрода сводится к управлению только моментом включения незапираемого тиристора (большинство преобразователей построены именно на таких вентилях). После включения тиристора форма и длительность управляющего сигнала (в определенных пределах) не оказывают решающего значения, поскольку ток тиристора в открытом состоянии определяется параметрами внешней силовой цепи. Выключение тиристора осуществляется тогда, когда анодный ток его становится близким к нулю (точнее, меньше тока удержания).

Эти свойства управляемых вентилей используют в импульсно-фазовом способе управления преобразователем.

Рассмотрим принцип работы m-пульсового нулевого трехфазного выпрямителя, схема и электромагнитные процессы для которого приведены на рис. 32 в предположении, что коммутация происходит мгновенно (γ = 0).

Моментом вступления вентилей в работу можно управлять, то есть задерживать время открытия очередного вентиля относительно момента естественного открытия (точки 1, 2, 3, 4 … на рис. 32, б). Тем самым можно задержать начало коммутации на некоторое время, измеряемое углом фазового регулирования α (углом регулирования или управления). Такой угол на временных диаграммах откладывается вправо от момента естественного открытия вентиля. На рис. 32, б значение  – граничное значение угла управления. В зависимости от характера нагрузки при работе преобразователя при значениях угла  необходимо рассматривать работу преобразователя в двух режимах работы:

1) режим прерывистых токов – при работе выпрямителя на чисто активную нагрузку;

2) режим непрерывных токов – при работе выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку.

Временные диаграммы выпрямленного напряжения и тока трехфазного трехпульсового управляемого выпрямителя, работающего на активную нагрузку, приведены на рис. 33, а-в, а на активно-индуктивную – на рис. 33, г-е.

Рис. 32. Схема m-пульсового нулевого трехфазного управляемого выпрямителя и временные диаграммы электромагнитных процессов в нем

Рис.33. Временные диаграммы выпрямленного напряжения и тока трехфазного трехпульсового управляемого выпрямителя, работающего на активную (а-в) и активно-индуктивную (г-е) нагрузку

В режиме прерывистого тока вентили преобразователя открыты до момента перехода напряжения u₂ через нуль из положительной области в отрицательную. В этот момент ток вентиля становится равным нулю и вентиль закрывается.

В режиме непрерывного тока при переходе напряжения u₂ в отрицательную область ток продолжает протекать через вентиль под действием ЭДС самоиндукции е_d, возникающей в индуктивности цепи выпрямленного тока. Каждый предыдущий вентиль будет работать вплоть до открытия очередного.

Как уже было выше отмечено, для трехфазного управляемого выпрямителя граничное значение угла управления α = π/6. При значениях α ≤ π/6 кривая выпрямленного напряжения u_d идентична для обоих режимов.

При  Х_d = ∞  кривые вторичных токов абсолютно сглажены, и выпрямитель работает в режиме непрерывных токов. Из диаграммы (рис. 33, г) видно, что в течение времени, соответствующего углу α, продолжает работать прежняя фаза (в ряде случаев и при отрицательном напряжении) за счет ЭДС самоиндукции сглаживающего реактора (точнее, индуктивности в цепи протекания постоянного тока). Эта ЭДС поддерживает работу данной фазы за счет магнитной энергии, накопленной в ту часть периода, когда напряжение трансформатора было выше среднего значения выпрямленного напряжения.

Среднее значение выпрямленного напряжения для режима непрерывных токов определяется как значение интеграла за период пульсации выпрямленного напряжения. При этом период повторения пульсации не зависит от угла α (рис. 34).

Рис. 34. Одна пульсация кривой выпрямленного напряжения рассматриваемой схемы управляемого выпрямителя

Среднее значение выпрямленного напряжения определится:

                   (128)

Из этого выражения следует, что с увеличением α значение выпрямленного напряжения снижается по закону косинуса этого угла и, тем самым, осуществляется плавное бесконтактное регулирование выпрямленного напряжения.