Что показывает регулировочная характеристика управляемого выпрямителя
Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя
Диапазон регулирования в управляемых выпрямителях определяется следующими параметрами:
Найдем выражение для средневыпрямленного напряжения при активной нагрузке в зависимости от угла включения тиристора α :
При активно- индуктивной нагрузке:
При индуктивной нагрузке в симметричной схеме выпрямителя диапазон изменения угла регулирования уменьшается в два раза. Графическая зависимость 2 (см. рисунок ниже) соответствует “прерывистому” режиму тока дросселя (из-за малой величины тока нагрузки или малой индуктивности фильтра). Величина энергии, накапливаемой в дросселе равна W ЭЛ = (L Ч I L 2 )/2. Ток в цепи выпрямителя спадает до нуля раньше, чем приходит управляющий импульс на тиристоры, что уменьшает интервал воздействия отрицательного напряжения на нагрузку. Следовательно, увеличится уровень средневыпрямленного значения напряжения.
Графическая зависимость 1 соответствует непрерывному режиму тока дросселя. Величина индуктивности дросселя должна быть достаточно большой, чтобы во всем диапазоне изменения тока нагрузки обеспечивался непрерывный режим его протекания.
При проектировании управляемого выпрямителя рассчитывается диапазон изменения угла регулирования [ a max; a min].
Максимальный угол регулирования ( a max ) определяется для регулировочной характеристики при максимальном отклонении входного напряжения при заданном уровне выходного напряжения. Необходимо учитывать потери напряжения на токораспределительной сети и на внутреннем сопротивлении выпрямителя. Минимальный угол регулирования ( a min ) должен учитывать “дрейф” фазы в силовой цепи и системе управления. Он определяется при минимальном уровне входного напряжения.
Что показывает регулировочная характеристика управляемого выпрямителя
УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ. РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
2.9. УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ.
РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Управляемый выпрямитель – это схема базового выпрямителя, вы-
полненного на управляемых вентилях. Возможны два способа регули-
рования среднего значения выпрямленного напряжения в выпрямите-
лях на неполностью управляемых вентилях: фазовое регулирование,
релейное регулирование.
9.1. ФАЗОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ
При фазовом регулировании изменение угла регулированияя
управляемых вентилей в базовых схемах выпрямления дает возмож-
ность регулирования среднего значения выпрямленного напряжения.
Целью нашего анализа здесь и является нахождение зависимости
среднего значения выпрямленного напряжения от параметров управ-
ления.
Кривая выпрямленного напряжения в общем случае m2-фазного
выпрямителя показана на первой диаграмме рис. 2.9.1, диаграмма
анодного тока вентиля и обратного напряжения на нем приведена на
второй диаграмме.
Из анализа этих диаграмм на
качественном уровне следует,
что достоинство управляемого
выпрямителя, связанное с воз-
можностью регулирования вы-
ходного напряжения, сопровож-
дается тремя неблагоприятны-
ми обстоятельствами.
Регулирование среднего
значения выпрямленного на-
пряжения достигается за счет
деформации (искажения) формы
Рис. 2.9.1
мгновенной кривой выпрямлен-
ного напряжения, т. е. связано с
ухудшением качества выпрямленного напряжения (количественное
увеличение Kп и K г будет показано в разделе 3.7) и как следствие
приводит к увеличению индуктивности сглаживающего реактора.
Увеличение угла регулирования при снижении выпрямленного
напряжения сопровождается таким же увеличением сдвига анодного
Управляемый трехфазный мостовой выпрямитель — как работает
Рассматриваемый выпрямитель (рис. 4.26) широко используется в устройствах большой мощности.
Опишем работу выпрямителя при подключении его к активной (рис. 4.26, а) и активноиндуктивной (рис. 4.26, б) нагрузке. Изучаемый выпрямитель подобен рассмотренному однофазному мостовому, но получает питание от трехфазного источника напряжения, содержит 6 тиристоров, представляет собой достаточно сложную систему и вследствие этого более труден для анализа.
Так как тиристоры Th Т2 и Т3 соединены катодами, принято говорить, что они составляют катодную группу тиристоров. Тиоисторы 74, Т5 и Г6, соединенные анодами, составляют анодную группу.
В однофазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с единственным тиристором и таких пар всего две. В трехфазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с одним из двух тиристоров противоположной группы. К примеру, тиристор Г, может проводить ток или в паре с тиристором Г5, или в паре с тиристором Г6. Вследствие этого имеется 6 пар тиристоров, совместно проводящих ток нагрузки.
Основная трудность при анализе выпрямителя состоит в том, чтобы определить, какая пара тиристоров находится во включенном состоянии или может в нем находиться (т. е. может быть включена импульсами управления). Подобные проблемы типичны для всех электронных устройств, содержащих нелинейные и, в частности, работающие в ключевом режиме элементы. При анализе таких устройств очень полезно выявить их характерные особенности, сужающие круг возможных сочетаний режимов работы элементов и упрощающие определение токов и напряжений.
Укажем такие особенности для рассматриваемой схемы.
— Не могут быть включены два тиристора одной группы (так как их проводящее состояние обеспечило бы протекание под действием соответствующего линейного напряжения очень большого обратного тока одного из тиристоров, что невозможно для исправного прибора).
— Если имеется пара включенных тиристоров, то напряжение ивых равно определенному линейному напряжению, причем возможны 6 вариантов:
Например, при включенных тиристорах Г, и Т5 ивых = = иаЬ а при включенных тиристорах Т4 и Т2 ивых = — иаЬ
Пусть в некоторый момент времени при включенной одной паре тиристоров ивых = и< Тогда не может быть включена другая пара, для которой ивых = и2ии2
Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя
Диапазон регулирования в управляемых выпрямителях определяется следующими параметрами:
1. нестабильностью входного напряжения U1;
2. диапазоном тока нагрузки (I0min; I0max);
3. характером нагрузки (активная, активно- индуктивная нагрузка);
4. допустимым минимальным значением угла регулирования, который зависит от дрейфа фазного напряжения, инерционности системы управления, динамических параметров тиристоров;
5. температурной зависимостью параметров полупроводников.
Для построения регулировочной характеристики получим выражение для средневыпрямленного напряжения при активной нагрузке:
При активно- индуктивной нагрузке:
При индуктивной нагрузке в симметричной схеме выпрямителя диапазон регулирования выходного напряжения уменьшается в два раза. Графическая зависимость 2 (см. рисунок ниже) соответствует «прерывистому» режиму тока дросселя (из-за малой величины тока нагрузки или малой индуктивности фильтра). Величина энергии, накапливаемой в дросселе равна WЭЛ = (L*IL 2 )/2. Ток в цепи выпрямителя спадает до нуля раньше, чем приходит управляющий импульс на тиристоры, что уменьшает интервал воздействия отрицательного напряжения на нагрузку. Следовательно, увеличится уровень средневыпрямленного значения напряжения.
Графическая зависимость 1 соответствует непрерывному режиму тока дросселя. Величина индуктивности дросселя должна быть достаточно большой, чтобы во всем диапазоне изменения тока нагрузки обеспечивался непрерывный режим его протекания.
При проектировании управляемого выпрямителя рассчитывается диапазон изменения угла регулирования [amax; amin].
Максимальный угол регулирования (amax) определяется для регулировочной характеристики при максимальном отклонении входного напряжения при заданном уровне выходного напряжения. Необходимо учитывать потери на токораспределительной сети и на внутреннем сопротивлении выпрямителя. Минимальный угол регулирования (amin) должен учитывать «дрейф» фазы в силовой цепи, системы управления. Он определяется при минимальном уровне входного напряжения.
3. Влияние выпрямительной нагрузки на качество U
Если мощность сети значительно превышает мощность выпрямителя, то высшие гармоники тока создают падение U на вторичной обмотке выпрямленного тр-ра.
Если выпрямительная установка питается от ист-ка мощность к-ого соизмерима с мощностью выпрямителя, то падение U от высш. гармоник наблюдается и на внутреннем сопр-ии питающей сети. Это приводит к искажению формы кривой напряжения сети. Искажение U тем больше, чем больше отношение реактивных сопротивлений питающей сети и выпрямленного трансформатора. Искажение напряжения оказывает вредное влияние на работу двигательной нагрузки тр-ра вызывая в них намагничивающих токов и увеличение потерь.
Протекание высших гармоник тока по обмоткам генераторов питающих сеть создает в них дополнительные потери, обмотки перегреваются, что приводит к снижению U. Для устранения влияния высших гармоник тока на пит. сеть применяют специальные сетевые фильтры. Это резонансный фильтр из последовательно соединенных емкости и индуктивности пит. сети.
Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя
Диапазон регулирования в управляемых выпрямителях определяется следующими параметрами:
Найдем выражение для средневыпрямленного напряжения при активной нагрузке в зависимости от угла включения тиристора α :
При активно- индуктивной нагрузке:
При индуктивной нагрузке в симметричной схеме выпрямителя диапазон изменения угла регулирования уменьшается в два раза. Графическая зависимость 2 (см. рисунок ниже) соответствует “прерывистому” режиму тока дросселя (из-за малой величины тока нагрузки или малой индуктивности фильтра). Величина энергии, накапливаемой в дросселе равна W ЭЛ = (L Ч I L 2 )/2. Ток в цепи выпрямителя спадает до нуля раньше, чем приходит управляющий импульс на тиристоры, что уменьшает интервал воздействия отрицательного напряжения на нагрузку. Следовательно, увеличится уровень средневыпрямленного значения напряжения.
Графическая зависимость 1 соответствует непрерывному режиму тока дросселя. Величина индуктивности дросселя должна быть достаточно большой, чтобы во всем диапазоне изменения тока нагрузки обеспечивался непрерывный режим его протекания.
При проектировании управляемого выпрямителя рассчитывается диапазон изменения угла регулирования [ a max; a min].
Максимальный угол регулирования ( a max ) определяется для регулировочной характеристики при максимальном отклонении входного напряжения при заданном уровне выходного напряжения. Необходимо учитывать потери напряжения на токораспределительной сети и на внутреннем сопротивлении выпрямителя. Минимальный угол регулирования ( a min ) должен учитывать “дрейф” фазы в силовой цепи и системе управления. Он определяется при минимальном уровне входного напряжения.