15.Коммутация тока вентилей в полупроводниковых выпрямителях.

При рассмотрении принципа действия выпрямителей мы не учитывали индуктивностей рассеивания, включённых со стороны питающей сети: так называемые анодные индуктивности (индуктивности трансформатора или анодного реактора). При этом мы предполагали, что коммутация токов вентилей происходит мгновенно. Однако, в реальных условиях, при наличии анодных индуктивностей существуют интервалы работы, когда одновременно проводят ток два смежных по фазе вентиля. В одном из них ток нарастает, а в другом спадает. Эти интервалы одновременной работы вентилей называются периодом или интервалом коммутации. Рассмотрим процесс коммутации токов вентилей в однофазном мостовом выпрямителе при условии, что ток в нагрузке не имеет пульсаций, а анодная индуктивность не равна нулю .

Рисунок 15.1 Схема однофазного мостового полностью управляемого

выпрямителя

Рисунок 15.2 Временные диаграммы работы однофазного полностью управляемого выпрямителя

Где γ– интервал коммутации.

В момент времени подаются открывающие импульсы на тиристорыVS1иVS4. ИндуктивностьL_a(в данном случае индуктивность рассеивания трансформатора) будет препятствовать быстрому нарастанию тока в тиристорахVS1иVS4и спаданию тока в тиристорахVS2иVS3. Поэтому на интервале коммутациипроводят ток все четыре вентиля.

Рисунок 15.3 Схема замещения при

Поскольку на интервале коммутации проводят ток все четыре вентиля, то трансформатор оказывается замкнутым накоротко.

Для контура, содержащего тиристоры VS1иVS4можно записать:

,

а для контура, содержащего тиристоры VS2иVS3:

.

Поскольку на интервале коммутации нагрузка замкнута накоротко, то мгновенное значение выходного напряжения и выпрямленной ЭДС уменьшается на величину:

,.

Для интервала коммутации :

,тогд.

Учитывая, что за интервал коммутации ток изменяется от 0 до, перейдем к новым пределам интегрирования:

,

– сопротивление, обусловленное перекрытием анодов вентилей.

,

В общем виде падение напряжения от перекрытия анодов вентилей запишется в виде:

,

где m'– пульсность схемы выпрямления (число пульсов выпрямленной ЭДС за период питающего напряжения).

16.Внешняя характеристика выпрямителя.

Внешней характеристикой выпрямителяназывается зависимость постоянной составляющей выпрямленного выходного напряженияUот тока нагрузкиIпри постоянном значении угла открывания, т.е. зависимость:

при .

Обобщенно, выпрямитель может быть представлен следующей схемой замещения:

Рисунок 16.1 Схема замещения выпрямителя

Где Е- среднее значение выпрямленной ЭДС:

для полностью управляемых выпрямителей: ;

для полууправляемых схем: ;

при этом

Внешние характеристики в этом случае будут представлять собой ряд параллельных прямых, наклоненных к оси тока.

Рисунок 16.2 Внешние характеристики выпрямителя

Рисунок 16.3 Схема трехфазного мостового выпрямителя

Задача 7 Выбрать тиристоры по току для 1-фазного выпрямителя с/у, работающего на активную нагрузку:

Задача 8 Выбрать тиристоры по току для 1-фазного с/у выпрямителя, работающего на ДПТ 2ПН180М:

17.Принцип действия однофазного полупроводникового преобразователя переменного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку и >.

Если в схеме однофазного однополупериодного выпрямителя встречно параллельно тиристору VS1включить другой тиристорVS2, то получим схему однофазного преобразователя переменного напряжения (ППН).

Рисунок 17.1 Схема однофазного ППН

ППН предназначены для преобразования переменного входного напряжения U₁с неизменной амплитудой и частотой в регулируемое переменное напряжениеUна нагрузке с той же частотой.

Рисунок 17.2 Временные диаграммы работы однофазного ППН

при активной нагрузке

Пока тиристоры VS1иVS2закрыты, напряжение на нагрузке равно нулю. При открывании в момент времениθ=α, тиристораVS1к нагрузке прикладывается положительный полупериод питающего напряженияU₁, которое сохраняется до момента времениθ=π. Приθ=πU₁меняет свой знак, под действием которогоVS1закрывается. В момент времениθ=π+α₂открывается тиристорVS2 и к нагрузке прикладывается отрицательный полупериод напряженияU₁, которое сохраняется доθ=2π. Для симметрии напряжения на нагрузке относительно осиθнеобходимо, чтобыα₁=α₂.Регулируя угол α, мы изменяем действующее значение выходного напряжения.

Работа ППН на R-L нагрузку при α >φ.

- фазовый угол нагрузки

Рисунок 17.3 Временные диаграммы однофазного ППН на R-L нагрузку и α >φ

Процессы, происходящие в схеме, можно рассмотреть, разбив интервал проводимости λ на три участка:

1)

Рисунок 17.4 Схема замещения при

На этом интервале энергия, потребляемая из сети, преобразуется в тепловую на сопротивленииRи накапливается в электромагнитном поле индуктивностиL.

2)

Рисунок 17.5 Схема замещения при

На этом интервале e_L меняет свой знак и стремится поддержать ток в цепи.

3)

Рисунок 17.6 Схема замещения при

На этом интервале U₁меняет свой знак, однако ток в цепи нагрузки протекает в том направлении за счётe_L­, превышающей отрицательноеU₁.

Интервал λзависит от соотношения междуR и Lнагрузки.

При α>φток в нагрузке спадает до нуля раньше, чем подаётся открывающий импульс наVS2. При спадании тока до нуля к работавшему ранее тиристору скачком прикладывается обратное напряжение, закрывающее его.

В момент времени θ=π+αподаётся открывающий импульс наVS2, который открывается и ток по нагрузке начинает протекать в обратном направлении.

Регулирование действующего значения напряжения на нагрузке возможно только при работе схемы в режиме прерывистого тока (РПТ).