Управляемые выпрямители. Теория работы многофазного “m” пульсового управляемого выпрямителя

1.

6.5 Управляемые выпрямители
Теория работы многофазного “m” пульсового управляемого выпрямителя
6.5.1 Схема управляемого выпрямителя (УВ)
а)
Рисунок 6.5.1, а – Схема трехфазного управляемого выпрямителя

2.

б)
Рисунок 6.5.1, б – Структурная схема управления

3.

а)
б)
Рисунок 6.5.2 – Временные диаграммы выпрямленного напряжения ud, тока
управления iу, тока нагрузки id, при работе трехпульсового управляемого
выпрямителя на активную (а) и активно-индуктивную нагрузку с Xd = ∞ (б) с
углами регулирования: a = 0; a p/6; a p/6

4.

Принятые допущения
Напряжение в питающей сети и u2 синусоидальные
(6.5.1)
1. u 2 2 U 2 sin
Индуктивное сопротивление и сопротивление
питающей сети и трансформатора равны 0
2. Xс=Xт=Xv=0, т.е. γ=0
Влияние характера нагрузки на работу УВ
УВ работают на два вида нагрузки:
а – нагрузка, содержащая чисто активное сопротивление Rd
при Xd=0
б – нагрузка, содержащая противо ЭДС при Xd=∞

5.

6.5.2 Теория работы управляемого выпрямителя
а) На активную нагрузку Rd при
Xd=0
б) На противо ЭДС при Xd=∞
Теория работы зависит от угла регулирования α
Режим 1. Работа УВ при a=0
Характер нагрузки на работу схемы влияния не оказывает.
В момент 1 работает V1, т.к. ua max и током iу1=IGT тиристор V1
открыт.
Потенциал uk=ua
uk=ua
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=ua
udα=ua

6.

В т.3 включается V3, т.к. ub max и током iу3=IGT тиристор
V3 открыт
Потенциал uk=ub
uk=ub
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=ub
udα=ub
В т.5 включается V5. т.к. uс max и током iу5=IGT тиристор
V5 открыт
Потенциал uk=uс
uk=uс
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=uс
udα=uс
При этом udα следует по верхушкам синусоиды ua, ub, uc.

7.

Режим 2. Работа УВ при 0<α 30°
Характер нагрузки на работу схемы влияния не оказывает, но
тиристоры включаются на угол α позже точек естественного
включения 1,3,5.
В момент Θ1 работает V1, т.к. ua max и током iу1=IGT
тиристор V1 открыт
.
Потенциал
uk=uа
uk=uа
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=uа
udα=uа
В т.3 ub>ua, но V3 не включается т.к. iу3=0 поэтому
V1 продолжает работать до т.3’’.

8.

В т.3 ub>ua, но V3 не включается т.к. iу3=0 поэтому
V1 продолжает работать до т.3’’.
Аналогично в т.3’’ включается V3, т.к. ub max и током
iу3=IGT тиристор V3 открыт.
Потенциал uk=ub
uk=ub
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=ub
udα=ub
В т.5 uс>uуb, но V5 не включается т.к. iу5=0 поэтому
V3 продолжает работать до т.5’’.
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=ub
udα=ub
В т.5’’ включается V5, т.к. uс max и током iу5=IGT тиристор
открытV5
uda=uc
udα=uc
Таким образом, мгновенное значение выпрямленного
напряжения udα изменяется по усеченной синусоиде (рис. 6.5.2)

9.

Режим 3. Работа схемы при α > 30°
При α > 30° на работу схемы оказывает влияние характер
нагрузки.
Рассмотрим особенности работы УВ
В момент Θ1 работает V1, т.к. ua max и током iу1=IGT
тиристор V1 открыт.
Потенциал
uk=uа
uk=uа
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=uа
udα=uа

10.

В т.3 ub>ua, но V3 не включается т.к. iу3=0 поэтому
V1 продолжает работать до т.3’.
Потенциал uk=uа
uk=uа
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=uа
udα=uа
При Xd=0
При Xd= ∞
В т.3’ ua<0, то V1 отключается
В т.3’ ua<0, но за счет
накопленной энергии в Xd=∞ V1
будет продолжать работать.
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
udα=0
udα=uа
В точке 3 током iу3=IGT включается V3
Следовательно мгновенное значение выпрямленного напряжения
udα=ub
udα=ub

11.

Аналогичные процессы будут протекать в точках 5, 5 , 5
при переходе тока с V3 на V5.
В т.5 uс>ub, но V5 не включается т.к. iу5=0 поэтому
V3 продолжает работать до т.5’.
Потенциал uk=ub
uk=ub
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
uda=ub
udα=ub
При Xd= ∞
При X =0
d
В т.5’ ub<0, но за счет
накопленной энергии в Xd=∞ V3
будет продолжать работать.
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
В т.5’ ub<0, то V3 отключается
udα=ub
udα=0
В точке 5 током iу5=IGT включается V5
Следовательно мгновенное значение выпрямленного напряжения
udα=uc
udα=uc

12.

Аналогичные процессы будут протекать в точках 1, 1 , 1
при переходе тока с V5 на V1.

13.

6.5.3 Выпрямленное напряжение управляемого выпрямителя
• Мгновенное значение выпрямленного напряжения относительно оси О’ для
любой «m» пульсовой схемы
u da Ud max cos
где
а)
U dmax DCX 2U 2
(6.5.2)
(6.5.3)
б)
Рисунок 6.5.3 – Временная диаграмма uda при α > 30º при работе
управляемого выпрямителя с xd = 0 (а) и xd = ∞ (б)

14.

Среднее значение выпрямленного напряжения
• Определим среднее значение выпрямленного напряжения из
условия при 0 ≤ α ≤ 30º эл
p
a
m
2p
U d 0a
U d max cos d
m p a
(6.5.4)
m
откуда
U d 0a
U d max
sin
2p
m
p
a
m
U d max
p
2p
a
m
m
p
p
sin m a sin m a
2 sin π/m * cos α
(6.5.5)

15.

с учетом (6.5.2) и (6.5.3) получим
при a=0
Ud0
p
U d max sin
U d max
p
m
sin
p
p
m
m
m
D СХ 3 ;
Для 6 п.м.
(6.5.6)
m 6 ; U do 2,34 U 2
при 0<α 30° эл.
U d max p
p
U d 0a
sin
a
sin
a
2p m
m
m
p
2
sin
cos
a
m
с учетом ( 6.5.6 )
U d 0a U d 0 cosa
(6.5.7)
(6.5.8)

16.

• Определим среднее значение выпрямленного напряжения при
углах регулирования α > 30º
При работе с xd = 0, когда a>30° эл
u da U d max cos
p
p
a
m
2
p
2
(6.5.9)
При работе с xd = ∞, когда α > 30° эл
u da U d max cos
p
p
a a
m
m
p
a
m
(6.5.9’)
1
U da
U d max cos d
1
2p p
U d 0a
U
cos
d
a
2p p d max
m m
a
m m
U d max p
p
U d max p
p
2p sin m a sin m a
sin sin a
2p 2
m
m
p
2
sin
cos
a
(6.5.10)
m
m
(6.5.10’)

17.

Умножим (6.5.10) на
p
m
p
2 sin
m
2 sin
Тогда с учетом (6.5.6) формулу
(6.5.10) можно записать в виде
U d 0a
С учетом (6.5.6) формула
(6.5.10’) запишется в виде
U d 0a U d 0 cos a
(6.5.11’)
p
1 sin a
m
U d0
p
(6.5.11)
2 sin
m
Выводы
Выводы

18.

Рисунок 6.5.4 – Регулировочные характеристики управляемых
выпрямителей