Процесс коммутации тока вентилями в простой нулевой
m -пульсовой схеме выпрямления. Влияние процесса коммутации на показатели выпрямителя При рассмотрении электромагнитных процессов в m-пульсовой нулевой схеме выпрямления принимались следующие допущения: процесс коммутации принимался мгновенным (рис. 7, в), то есть трансформатор и вентили принимались идеальными, а индуктивные сопротивления Хd = ∞ и Xв = 0. При Xв = 0 Lтр=0 и Lс=0. При значениях индуктивностей трансформатора Lтр и сети Lс, отличных от нуля, коммутация вентильных токов мгновенной быть не может, так как индуктивность, сосредоточенная в цепи протекания тока, создает противоЭДС (ЭДС самоиндукции).
При этом, начиная с момента равенства мгновенных значений фазных напряжений вентильных обмоток (точка 2 на рис. 7, е), ток в цепи вентиля VD1 будет постепенно уменьшаться до нуля, а в цепи вентиля VD2 – возрастать до значения Id (рис. 7, з):
Время одновременной работы двух вентилей (при прекращении работы одного и вступлении в работу другого) называется временем коммутации, а угол, пропорциональный этому времени – углом коммутации γ. В интервале времени, равном γ, в рассматриваемых схемах открыты два вентиля, что равносильно короткому замыканию двух фаз вторичной обмотки трансформатора. Закон изменения тока в период коммутации можно получить, воспользовавшись методом суперпозиции (наложения). При этом рассматриваются следующие токи (рис. 12): – токи, протекающие через нагрузку и две обмотки трансформатора Id=I’d+I”d; (33)
– ток, протекающий через две обмотки трансформатора и два вентиля – ток коммутации iK. Фактические токи в вентилях будут равны:
Ток коммутации возникает за счет разности фазных ЭДС вентильных обмоток ΔUк. Векторная диаграмма, поясняющая причину возникновения Рис. 12. Контуры протекания токов при рассмотрении процесса коммутации
Рис. 13. Векторная диаграмма, поясняющая причину возникновения
На рис. 13 Из треугольника АВС:
Амплитудное значение
Мгновенное значение
Для упрощения полагаем, что: – активные сопротивления трансформатора и питающей сети равны нулю (Rтр = 0; Rс = 0); – индуктивность трансформатора и питающей сети сосредоточены в цепи вентильной обмотки, то есть приведены к напряжению вентильной обмотки. Тогда ток iК, протекающий через две фазы вентильной обмотки, будет равен:
В этом выражении учтено отставание тока коммутации iК на 90о от напряжения в цепи с индуктивным сопротивлением. Ранее получена система уравнений (34), из нее:
Отметим граничные условия режима коммутации (рис. 14) Рис. 14. Характер изменения токов
При ωt=0: iVD1 = Id, iVD2 = 0. Из выражений (39) и (40) с учетом (38) имеем: Подставив (38), (41) и (42) в (39) и (40), получим: При ωt = γ (рис. 14): iVD1 = 0, iVD2 = Id. Из выражения (44) имеем:
По выражениям (43) и (44) можно определить и построить вентильные токи в период коммутации, а по выражению (46) рассчитать продолжительность процесса. С увеличением тока и сопротивления цепи значение угла γ растет, а с ростом напряжения U2 – уменьшается. Определим мгновенное значение выпрямленного напряжения ud в период коммутации вентильных токов. Кривые фазных напряжений коммутирующих фаз приведены на рис. 15. Рис. 15. Кривые фазных напряжений коммутирующих фаз выпрямителя
Так как ЭДС самоиндукции es = | esa | = | esb |, то
Откуда
Таким образом, в период коммутации мгновенное значение выпрямленного напряжения равно полусумме мгновенных значений напряжений коммутируемых фаз (см. рис. 15 и 7, е). Явление коммутации приводит к: – снижению среднего значения выпрямленного напряжения на значение – искажению формы кривой выпрямленного напряжения, а, следовательно, к изменению его гармонического состава; – уменьшению среднего значения выпрямленного напряжения. Из-за процесса коммутации уменьшается среднее значение выпрямленного напряжения:
В соответствии с рис. 15 определим потери на коммутацию:
Учитывая (45), имеем
Уравнение внешней характеристики выпрямителя имеет вид:
Ранее было получено выражение (29) для определения
Уравнение внешней характеристики может быть представлено
Введем обозначение:
или в относительных единицах
Для трехфазных выпрямителей
В соответствии с (57) для шестипульсовых выпрямителей А = 0,5, для двенадцатипульсовых А = 0,26, для двадцатичетырехпульсовых А = 0,13 и т.д. Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения тока нагрузки Ud = f (Id).
Очевидно, чем меньше значение коэффициента А, тем меньше потери на коммутацию, тем стабильнее уровень напряжения и лучше схема выпрямления. Внешняя характеристика нулевого выпрямителя в относительных единицах представлена на рис. 16. Рис. 16. Внешняя характеристика нулевого выпрямителя
Коммутация тока повлияет и на условия работы вентилей. При сохранении токового режима и величины максимального обратного напряжения последнее в момент окончания коммутации (рис. 17) восстанавливается скачком до величины UVD0 = UVD max sin γ, (58) что несколько утяжеляет условия работы вентилей.
а б Рис. 17. Кривая выпрямленного (а) и обратного (б) напряжения на вентиле с учетом процесса коммутации
Из-за процесса коммутации форма потребляемого тока преобразователя изменяется в лучшую сторону, но из-за появления сдвига относительно кривой напряжения уменьшается значение коэффициента мощности и снижаются энергетические показатели выпрямителя.
3. Сложные нулевые схемы выпрямления
Любая сложная схема выпрямления – результат параллельного или последовательного соединения простых схем. Рассмотрим следующие сложные схемы выпрямления.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|