Управляемый выпрямитель: Управляемые выпрямители | Полупроводниковые выпрямители

Мощный управляемый выпрямитель на тиристорах

Мощный управляемый выпрямитель на тиристорах

  Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентом усиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора. На первых двух рисунках изображены варианты выпрямителей на тиристорах, которые обеспечивают максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 в (рис. 1) и от 0,5 до 15 в (рис. 2). На рис. 3 представлена диаграмма напряжений, помогающая понять принцип работы выпрямителя собранного по схеме рис. 1. В течение одного полупериода к аноду тиристора приложено положительное относительно катода напряжение.

  Пока на управляющий электрод не подан положительный сигнал определенной амплитуды со схемы запуска, тиристор не пропускает ток в прямом направленип. Через некоторый произвольный угол задержки а между напряжениями на управляющем электроде и катоде прикладывается положительный запускающий сигнал, вызывающий протекание тока через тиристор и соответственно через нагрузку. При перемене полярности напряжения на аноде тиристора последний закрывается независимо от величины управляющего напряжения, при этом аналогично рассмотренному ранее начинает работать другое плечо схемы. Регулируя угол задержки включения а по отношению к приложенному напряжению, можно изменять соотношение фаз начала протекания тока и приложенного напряжения и регулировать величину среднего значения выпрямленного тока (напряжения) нагрузки от максимума (а = 0) до нуля (а = Пи).

  Угол задержки включения тиристоров Д1 и Д4 изменяется потенциометром R1. Диоды Д3 защищают цени управления (запуска) от отрицательного напряжения в то время, когда напряжение на анодах тиристоров отрицательное. Для получения широких пределов регулировки а (0 — Пи) применены RC — цепи.
В выпрямителе (рис.2) тиристор и схема запуска работают как в положительный, так и в отрицательный полупериоды, время разряда конденсаторов сокращается, что приводит к уменьшению диапазона изменения угла а и, соответственно, к уменьшению пределов регулирования напряжения на нагрузке. Для устранения этого явления включен диод Д3.

  Тиристоры для выпрямителя (рис. 1) желательно выбирать с близким значением сопротивления участка управляющий электрод — катод. Если не удается подобрать одинаковые тиристоры, то схему можно симметрировать с помощью дополнительного сопротивления. Для этого включают эквивалент нагрузки и изменением величины сопротивления потенциометра R1 устанавливают максимальный ток. Поочередно отключая цепи управления тиристоров, измеряют ток каждого плеча выпрямителя. Переменное сопротивление величиной 10 ком. подключается параллельно управляющему электроду к катоду того тиристора, через который течет больший ток. Изменяя величину этого сопротивления, добиваются одинаковых показаний тока.

  Учитывая разброс параметров тиристоров, необходимо скорректировать сопротивления резисторов R1 и R2. Вначале R1 берется несколько больше рассчитанного, а R2 определяется как остаточное сопротивление потенциометра R1 при условии, что его изменение не приводит к увеличению тока нагрузки. Максимальная величина R1 ограничивается сопротивлением, при котором ток нагрузки равен нулю.

  Конструктивно тиристоры необходимо размещать на радиаторах с площадью 50 кв.см (рис. 1), 250 кв.см — (рис. 2). Во всех вариантах использован трансформатор, собранный на обычном сердечнике УШ35х55. Для намотки взят провод марки ПЭВ. Первичная обмотка содержит 550 витков, диаметр провода 0,55 мм. Данные вторичных обмоток: для варианта на рис.1 — число витков 2х60 проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.; для варианта на рис.2 — число витков 2х64 проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.

И. СЕРЯКОВ
Ю. РУЧКИН
Радио №2, 1971



Источник: shems.h2.ru

основные понятия / Передача, распределение и накопление электроэнергии / Элек.ру

Выпрямитель переменного напряжения строится либо на диодах, либо на тиристорах, либо на их комбинации. Выпрямитель, построенный на диодах, является неуправляемым, а на тиристорах — управляемым. Если используются и диоды, и тиристоры, выпрямитель является полууправляемым.

Неуправляемые выпрямители

Диоды позволяют току протекать только в одном направлении: от анода (А) к катоду (К). Как и в случае некоторых других полупроводниковых приборов, величину тока диода регулировать невозможно. Напряжение переменного тока преобразуется диодом в пульсирующее напряжение постоянного тока. Если неуправляемый трехфазный выпрямитель питается трехфазным напряжением переменного тока, то и в этом случае напряжение постоянного тока будет пульсировать.

Выходное напряжение неуправляемого выпрямителя равно разности напряжений двух диодных групп. Среднее значение пульсирующего напряжения постоянного тока равно 1,35 х напряжение сети.

Управляемые выпрямители

В управляемых выпрямителях диоды заменены тиристорами. Подобно диоду тиристор пропускает ток только в одном направлении — от анода (А) к катоду (К). Однако в противоположность диоду тиристор имеет третий электрод, называемый «затвором» (G). Чтобы тиристор открылся, на затвор должен быть подан сигнал. Если через тиристор течет ток, тиристор будет пропускать его до тех пор, пока ток не станет равным нулю.

Ток не может быть прерван подачей сигнала на затвор. Тиристоры используются как в выпрямителях, так и в инверторах.

На затвор тиристора подается управляющий сигнал α, который характеризуется задержкой, выражаемой в электрческих градусах. Эти градусы оказывают запаздывание между моментом перехода напряжения через нуль и временем, когда тиристор открыт.

Если угол а находится в пределах от 0° до 90°, то тиристорная схема используется в качестве выпрямителя, а если в пределах от 90° до 180° — то в качестве инвертора.

Управляемый выпрямитель в своей основе не отличается от неуправляемого за исключением того, что тиристор управляется сигналом а и начинает проводить с момента, когда начинает проводить обычный диод, до момента, который находится на 30° позже точки перехода напряжения через нуль.

Регулирование значения а позволяет изменять величину выпрямленного напряжения. Управляемый выпрямитель формирует постоянное напряжение, среднее значение которого равно 1,35 х напряжение сети x cos α.

По сравнению с неуправляемым выпрямителем управляемый имеет более значительные потери и вносит более высокие помехи в сеть питания, поскольку при более коротком времени пропускания тиристоров выпрямитель отбирает от сети больший реактивный ток.

Преимуществом управляемых выпрямителей является их способность возвращать энергию в питающую сеть.

По материалам компании «Звезда-Электроника»

управляемый выпрямитель — это… Что такое управляемый выпрямитель?

управляемый выпрямитель

controlled rectifier

Большой англо-русский и русско-английский словарь.
2001.

• управляемый вручную
• управляемый вычислительной машиной

Смотреть что такое «управляемый выпрямитель» в других словарях:

• управляемый выпрямитель — выпрямитель с импульсным управлением Очень часто необходимо, чтобы выпрямитель не только преобразовывал переменное напряжение в постоянное, но имог изменять его значение. Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения (тока) с… …   Справочник технического переводчика

• управляемый выпрямитель — valdomasis lygintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. controlled rectifier vok. gesteuerter Gleichrichter, m; steuerbarer Gleichrichter, m rus. управляемый выпрямитель, m pranc. redresseur commandé, m …   Automatikos terminų žodynas

• кремниевый управляемый выпрямитель — valdomasis silicio lygintuvas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. silicon controlled rectifier vok. gesteuerter Siliziumgleichrichter, m rus. кремниевый управляемый выпрямитель, m pranc. redresseur commandé à silicium, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

• выпрямитель источника бесперебойного питания — Устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. В современных ИБП выпрямитель также выполняет функцию коррекции входного коэффициента мощности источник бесперебойного питания. [http://www.radistr.ru/misc/document423.phtml] EN rectifier… …   Справочник технического переводчика

• Трёхфазный выпрямитель — (англ. Three phase rectifier) устройство применяемое для получения постоянного тока из трёхфазного переменного тока системы Доливо Добровольского. Схемы трёхфазны …   Википедия

• Электровоз ВЛ86ф — ВЛ86ф Основные данные Год постройки 1985 Страна постройки …   Википедия

• ТЭ114 — ТЭ114 …   Википедия

• ВЛ86ф — ВЛ86ф …   Википедия

• ВЛ86Ф — ВЛ86Ф …   Википедия

• ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД — электропривод, в к ром для питания двигателя и регулирования его угловой скорости используется преобразователь на управляемых электрич. вентилях (напр., тиристорах). Содержит либо управляемый преобразователь частоты, питающий двигатель перем.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• Феррометр —         устройство для определения мгновенных значений индукции (Bt) и напряжённости (Ht) магнитного поля в ферромагнитных образцах. Ф. позволяет по точкам строить симметричные динамические петли перемагничивания ферромагнитных образцов (см.… …   Большая советская энциклопедия

Система «управляемый выпрямитель – двигатель постоянного тока».

Рис.30.Схема (а) и механические характеристики (б) ЭП ПТ с управляемым выпрямителем в цепи обмотки якоря

Данный способ широко используется для регулирования любых координат ЭП при высоких требованиях к показателям его каче­ства. По этой причине до недавнего времени он являлся основным при создании регулируемых ЭП постоянного тока.

Схема ЭП при питании якоря двигателя от УВ, получившая на­звание система УВ – ДПТ, показана на рис. 30, а. Здесь Е_d– ЭДС УВ; R_п – внутреннее сопротивление УВ; k_п= E_d/U_y – коэффициент усиле­ния УВ, где U_y – входной сигнал управления. Напряжение на выхо­де УВ, подаваемого на обмотку якоря, вследствие наличия внутреннего сопротивления R_п опреде­ляется по формуле

U=E_d— IR_п. (94)

Управляемый выпрямитель осуществляет преобразование электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока. Регулирование величины выходного напряжения выпрямителя осуществляется посредством системы импульсно-фазового управления (СИФУ).Обмотка возбуждения ДПТ НВ питается от отдельного источ­ника постоянного тока, например от неуправляемого или уп­равляемого выпрямителя.

Формулы для определения электромеханической и механичес­кой характеристик получим, подставляя (94) в (68) и (69):

Ω= Е_d/(С_еФ) —I(R_я+ R_п)/(С_еФ) = Ω₀ — ΔΩ; (95)

Ω= Е_d/(С_еФ) — М(R_я+ R_п)/(С_еФ)² = Ω₀ – ΔΩ. (96)

Из (95) и (96) видно, что при изменении ЭДС УВ Е_d пропорционально изменяется скорость идеального холостого хода Ω₀, а искусствен­ные характеристики 2– 8 (см. рис. 30, б), оставаясь линейными и параллельными друг другу, имеют по сравнению с естественной ха­рактеристикой 1 ДПТ НВ больший наклон из –за наличия сопротив­ления R_п в выражении для определения перепада скорости ΔΩ (от­метим, что естественная характеристика 1 соответствует питанию двигателя от источника с нулевым внутренним сопротивлением). Характеристики располагаются во всех четырех квадрантах парал­лельно друг другу. При нулевом напряжении на выходе управляемого выпрямителя (Е_d=0) ДПТ работает в режиме динамичес­кого торможения.

Наряду с управляемыми выпрямителями для регулирования напряжения обмотки якоря находят широкое применение транзисторные широтно-импульсные преобразователи постоянного напряжения в постоянное напряжение.

В последние годы разработаны и начинают широко применяться на практике так называемые активные выпрямители, выполненные на полностью управляемых вентилях [11].

В тиристорных ЭП постоянного тока находят широкое применение трехфазные однотактные, мостовые, шестифазные схемы управляемых выпрямителей. Реже применяются двухфазные управляемые выпрямители.

Любой управляемый выпрямитель является обратимым преобразователем. Он может работать как в выпрямительном режиме, преобразуя электрическую энергию переменного тока в электрическую энергию постоянного тока, так и в инверторном режиме, преобразуя электрическую энергию постоянного тока в электрическую энергию переменного тока. Именно благодаря этому свойству управляемые выпрямители находят широкое применение в регулируемых электроприводах постоянного тока.

Тиристорные ЭП, выполненные на базе управляемых выпрямителей, могут быть нереверсивными или реверсивными. Нереверсивные схемы ЭП имеют одну вентильную группу (один управляемый выпрямитель), а реверсивные схемы ЭП – имеют две вентильные группы (два управляемых выпрямителя), включенных либо по встречно-парал­лельной, либо по перекрестной схеме.

Реверсивные схемы тиристорных ЭП постоянного тока могут работать во всех четырех квадрантах механической характеристики и обепечивать при необходимости генераторное (рекуперативное) торможение привода.

Наиболее распространенные схемы реверсивного тиристорного ЭП постоянного тока приведены на рис. 31 – 34. ЭП, изображенные на рис. 31, 33, 34, а, выполнены по встречно-параллельной схе­ме, а ЭП, изображенные на рис.32, 34, б – по перекрестной схе­ме. Наибольшее распространение получили встречно–параллельные схе­мы из–за меньшей установленной мощности и простоты исполнения трансформатора [9].

Рис.31. Встречно- параллельная трехфазная однотактная схема реверсивного тиристорного ЭП постоянного тока

Рис.32. Перекрестная трехфазная однотактная схема реверсивного тиристорного ЭП постоянного тока

Рис.33. Встречно – параллельная шестифазная однотактная схема реверсивного тиристорного ЭП постоянного тока

Рис.34. Встречно — параллельная (а) и перекрестная (б) трехфазные мостовые схемы реверсивного тиристорного ЭП постоянного тока

Применение управляемых выпрямителей в качестве регуляторов напряжения двигателей постоянного тока имеет ряд особенностей [7]:

– дискретность регулирования;

– влияние параметров вентильного преобразователя на механи­ческие и регулировочные характеристики двигателя постоянного тока;

– прерывность тока обмотки якоря при определенном значении этого тока и параметров цепи постоянного тока;

– появление уравнительных токов при совместном управлении вентильными блоками;

– снижение коэффициента мощности на входе управляемого вы­прямителя с увеличением угла регулирования α;

– влияние искажений напряжения сети переменного тока на на­дежность работы системы импульсно-фазового управления.

Перечисленные особенности работы ЭП приводят к изменению характеристик ЭП постоянного тока.

Принцип действия, свойства и характеристики системы тиристорного ЭП постоянного тока рассмотрим на примере схемы, приведенной на рис. 35, в кото­рой использован трехфазный мостовой нереверсивный управляемый выпрямитель [11].

Рис.35.Схема трехфазного мостового нереверсивного тиристорного ЭП постоянного тока

В схеме трехфазного мостового выпрямителя (рис. 35) тиристоры объединены в две группы – катодную и анодную, при этом аноды и като­ды вентилей соответствующих групп соединяются попарно и подключают­ся к трехфазной вторичной обмотке трансформатора (Т). Следует отметить, что использование вы­прямителя возможно также без сетевого трансформатора Т при прямом подсоедине­нии вентильного блока к трехфазной сети. Между общей точкой катодов и общей точкой анодов групп вентилей присоединяется обмотка якоря двигателя постоянного тока. По отношению к внешней цепи общая точка катодов является положительным полюсом, а общая точка анодов – отрицательным. В данной схеме во внекоммутационном интер­вале одновременно работают два вентиля – по одному в катодной и анодной группах. В результате цепь нагрузки в любой момент присоеди­нена к питающим фазам на линейное напряжение, снимаемого с вторичных обмоток трансформатора.

Предположим, что выпрямитель выполнен на неуправляемых вентилях. В этом случае в каждый момент времени одновременно будут вести ток два вентиля, находящиеся под наибольшим мгновенным линейным напряже­нием. В табл. 6 приведена очередность работы вентилей с учетом распределения фаз питающего напряжения на силовом входе вентильного блока, так как это показано на рис. 35. Как видно из таблицы, естественное переключение вентилей происходит через интерва­лы, равные π/3, составляющие продолжительность рабочего такта θ, а каждый вентиль ведет ток в течение двух тактов 2θ=2π/3, коммутации нечетных и четных вентилей сдвинуты относительно друг друга на один такт и чередуются на периоде напряжения питающей сети. Схема рассматривае­мого выпрямителя является трехфазной двухтактной с шестикратной час­тотой пульсаций выходного напряжения.

Таблица 6.Очередность работы вентилей в трехфазном мостовом выпрямителе

В управляемом выпрямителе в любой момент времени ток проводят те два тиристора, к которым приложено наибольшее мгновенное линейное напряжение и на управляющие электроды которых поданы импульсы управления. Фазовый сдвиг импульса управления по отношению к точке естественного открытия принято называть углом управления (регулирования) α. Работа управляемого трехфазного мостового выпрямителя в выпрямительном режиме (при угле управления α=π/6) характеризуется вре­менными диаграммами, приведенными на рис. 36:

– линейных напряжений вторичной обмотки трансформатора u_ab, u_ac, u_bc, u_ba, u_ca, u_cb и выпрямленного напряжения u_d при α=30^о и α=0^о;

– точки k, …, p, q являются точками естественного открытия вентилей;

– точки k’, …, p’, q’ определяют моменты открытия вентилей с заданным значением угла регулирования α;

– утолщен­ные кривые u_d и u_v1 представляют мгновенные величины выпрямленного напряжения и напряжения на вентиле соответственно;

– i_{у. v1}, …, i_{у. v6} – импульсы управления вентилями сдвоенной формы, что необ­ходимо для надежного открытия вентилей во всех установившихся и пе­реходных режимах.

i_v1 – ток вентиля VS1;

i_а – ток фазы а вторичной обмотки трансформатора.

Рис. 36. Временные диаграммы, поясняющие работу трехфазной мостовой схемы в выпрямительном режиме работы

Импульсы управления на тиристоры (i_у.в1, …, i_у.в6) подаются от системы импульсно – фазового управления (СИФУ). Система импульсно – фазового управления служит для формирования импульсов управления, распределения их по тиристорам силовой схемы и регулирования их фазового положения по отношению к точкам естественного зажигания.

Структурно СИФУ систоит из компаратора, усилителя-формирователя и импульсного трансформатора [11]. На вход компаратора поступают опорное напряжение (пилообразной или косинусоидальной формы) и управляющее напряжение с выхода регулятора тока. Компаратор формирует двухполярное напряжение переменной скважности, которая зависит от уровня и знака управляющего напряжения. Компаратор строится на аналоговом интегральном усилителе без обратных связей.

Усилитель – формирователь преобразует напряжение на выходе компаратора в серию однополярных узких импульсов постоянной амплитуды и ширины. Фаза импульсов зависит от величины скважности сигнала на выходе компаратора, Усилитель-формирователь строится на биполярных транзисторах и резистивно-емкостных цепях.

Между СИФУ и тиристорами силовой схемы, как правило, должны быть установлены импульсные трансформаторы, которые гальванически разделяет силовую схему выпрямителя от системы управления. В случае выполнения силовой схемы на оптронных тиристорах импульсные трансформаторы в СИФУ не устанавливают.

Среднее значение выпрямленного напряжения для этой схемы выпрямления опреде­ляется по соотношению

(97)

Здесь при расчете напряжения U_dпо линейным напряжениям коэффициент преобразования схемы k_{сх. л}=1,35, а при расче­те по фазным напряжениям k_{сх. ф}=2,34.

Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя [11]

–это зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла регулирования α, т.е. U_d=f(α), (рис.37).

При непрерывном характере тока нагрузки (нагрузка активно-индуктивная, L_d =∞) регулировочная характеристика выпрямителя, выполненного по любой схеме, представляет собой косинусоиду при любом числе вторичных фаз.

(98)

U_d0 – среднее значение выпрямленного напряжения при значении угла регулирования α=0^о.

(99)

где m₂ – число фаз вторичной обмотки трансформатора;

k_сх – коэффициент преобразования схемы.

При конечном значении индуктивности цепи нагрузки регулировочные характеристики отклоняются от косинусоиды. Отклонение регулировочной характеристики от косинусоиды из– за появления прерывистости тока цепи нагрузки происходит при тем меньших углах регулирования, чем меньше число вторичных фаз (m₂) и чем меньше индуктивность сглаживающего дросселя (L_d).

Угол регулирования, соответствующий границе непрерывного и прерывистого характера тока нагрузки, называется граничным углом и обозначается как α_гр, а угол регулирования, при котором выпрямленное напряжение равно нулю, называется углом запирания и обозначается как α_зап.

При чисто активном характере нагрузки (L_d=0) для любой схемы выпрямления можно выделить два участка.

Первый участок регулировочной характеристики, 0<α<α_гр, ток нагрузки непрерывен и регулировочная характеристика имеет косинусоидальный характер:

На втором участке регулировочной характеристики, α_гр <α< α_зап, ток нагрузки имеет прерывистый характер и регулировочная характеристика определяется формулой

(100)

Значения углов α_гр и α_зап, определяются следующими соотношениями:

(101)

(102)

Рис. 37. Регулировочные характеристики управляемых выпрямителей

Обратим внимание на то, что диапазон изменения угла регулирования α имеет ограничения по минимально допустимому значению, т.е. α > α_min. Другими словами минимальное значение угла регулирования α в тиристорном ЭП постоянного тока не может быть равно 0. Это ограничение следует из того, что при работе управляемого выпрямителя на двигатель постоянного тока открытие тиристора силовой схемы при подаче на него импульса управления возможно только при положительном потенциале анода тиристора (по отношению к катоду). Знак потенциала этого напряжения зависит от соотношения мгновенного значения напряжения переменного тока (u_2л), прикладываемого к вентилю, и противоЭДС двигателя (Е_я).

U_а-к= u₂— Е_я = U_2msinωt- Е_я.

Величина минимального угла регулирования α_min управляемого выпрямителя, работающего на противоЭДС двигателя, определяется из условия равенства положительного мгновенного напряжения, снимаемого с вторичной обмотки трансформатора, и отрицательной противоЭДС двигателя:

ПротивоЭДС двигателя при максимальной скорости, соответствующей минимальному углу регулирования, приблизительно равна среднему значению выпрямленного напряжения U_dα.

где m₂ – число фаз вторичной обмотки трансформатора;

2π/m₂ – максимальная длительность работы тиристора.

C помощью этой формулы можно определить максимальное значение выпрямленного напряжения U_{dα max} при отпирании тиристоров в точке естественного зажигания вентилей и минимально допустимый угол регулирования α_min. Значение величины α_min необходимо для правильной настройки системы управления тиристорным преобразователем. Если угол α< α_min, то возможен аварийный режим работы преобразователя с выходом из строя тиристоров силовой схемы. Отношение U_{dα max} к U_2m позволяет сопоставить технико-экономические показатели тиристорных преобразователей с различным числом фаз. В табл. 7 приведены рассчитанные значения U_{dα max} / U_2m и α_min .

Таблица 7. Сравнение технико-экономических показателей трех схем управляемых выпрямителей

Схемы управления всех указанных выше тиристорных преобразователей ЭП постоянного тока должны обеспечивать ограничение угла регулирования в соответствии с теми значениями α_min, которые приведены в табл.7.

Узнать еще:

Презентация на тему: Управляемый выпрямитель
В большинстве случаев применения выпрямителей средней и

1

Первый слайд презентации

Управляемый выпрямитель
В большинстве случаев применения выпрямителей средней и большой мощности приходится решать задачу управления средним значением выпрямленного
напряжения U d. Это обусловлено необходимостью стабилизации напряжения на нагрузке в условиях изменения напряжения питающей сети или тока нагрузки, а также регулирования напряжения на нагрузке с целью обеспечения требуемого режима ее работы (например, при управлении скоростью двигателей постоянного тока). В схеме выпрямителя используются управляемые вентили — тиристоры, в связи с чем выпрямитель называют управляемым. Широкое применение для регулирования напряжения на нагрузке получил фазовый способ, основанный на управлении во времени моментом отпирания вентилей выпрямителя. Момент управления, выраженный в электрических градусах, называют углом управления и обозначают символом α. Отсчет угла управления производится от точки естественной коммутации, в которой на электродах тиристора появляется прямое напряжение.
В зависимости от типа источника переменного тока различают однофазные и трехфазные преобразователи (при параллельном соединении – многофазные ).
Основными параметрам и преобразовательной схемы являются число возможных направлений тока и число пульсаций.
В зависимости от того, проходит ли ток в вентильной обмотке преобразовательного трансформатора только в одном направлении или в том и другом направлении, различают однонаправленные и двунаправленные схемы.
Число пульсаций – это отношение частоты низшей гармоники напряжения в пульсирующем напряжении на стороне постоянного тока преобразователя к частоте напряжения на стороне переменного тока.

Изображение слайда

2

Слайд 2: Управляемый выпрямитель

Регулировочные характеристики
Временные диаграммы
при активной нагрузке
Схема 1Ф1Н2П

Изображение слайда

3

Слайд 3: Управляемый выпрямитель

Регулировочные характеристики
Временные диаграммы
при индуктивной нагрузке
Схема 1Ф1Н2П

Изображение слайда

4

Слайд 4: Управляемый выпрямитель

Регулировочные характеристики
Временные диаграммы
при индуктивной нагрузке
с обратным диодом
Схема 1Ф1Н2П

Изображение слайда

5

Слайд 5: Управляемый выпрямитель

А) ‏
Б) ‏
А) Временные диаграммы
при индуктивной нагрузке
Б) Временные диаграммы
При индуктивной нагрузке
с обратным диодом

Изображение слайда

6

Слайд 6: Управляемый выпрямитель

При  активной нагрузке   форма выпрямленного напряжения и тока совпадают. Из
за задержки включения тиристора на угол регулирования напряжение на нагрузке Ud в течение этого времени будет равно нулю. В момент включения возникает
характерный для управляемых выпрямителей перепад напряжений.
Соответствующие броски напряжений  появятся на диаграмме напряжения на
тиристоре. Индуктивность  препятствует изменению тока в нагрузке. Когда напряжение на
аноде тиристора станет равным или меньшим нуля, тиристор должен бы выключится и ток через него прекратится, но поскольку в цепи  имеется индуктивность ток в ней не может мгновенно изменится до нуля. Энергия накопленная в индуктивности,
препятствует этому изменению и напряжение на индуктивности становится отрицательным, поддерживая включенное состояние тиристора до момента включения
следующего тиристора.
Включение индуктивности в нагрузку приводит к появлению обратного выброса
напряжения и соответственно снижения среднего значения выпрямленного
напряжения. Для улучшения характеристик выпрямителя включают обратный диод. При этом убирается обратный выброс и энергия накопленная в индуктивности
отдается в нагрузку.

Изображение слайда

7

Слайд 7: Управляемый выпрямитель

При α=0
тогда
Пульсации выпрямленного напряжения
Переменная составляющая напряжения и тока управляемого выпрямителя
увеличивается с увеличением угла регулирования, так как уменьшаются их средние
значения.
Коэффициент мощности
Для управляемых выпрямителей сдвиг фазы напряжения относительно тока
пропорционален углу регулирования φ = α. При индуктивном характере нагрузки форма
тока в сети принимается прямоугольной.
Искажение формы тока в этом случае равно
коэффициент мощности,
Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя
Среднее значение выпрямленного напряжения
где
активная мощность
.
полная мощность.

Изображение слайда

8

Слайд 8: Управляемый выпрямитель

Режим работы мостового выпрямителя такой же, что и однофазного выпрямителя с нулевой точкой. Отличие проявляется в форме кривой напряжения на вентилях, которая в мостовой схеме определяется напряжением U 2, а в схеме с нулевым выводом – напряжением 2U 2, то есть при введении масштабного коэффициента 0,5 кривые напряжения на тиристорах схемы с нулевой точкой будут действительны и для мостовой схемы. По указанной причине тиристоры мостовой схемы следует выбирать на напряжение вдвое меньшее, чем в схеме с нулевой точкой. Форма кривых токов первичной и вторичной обмоток трансформатора в мостовой схеме одинаковы и имеют тот же вид, что и кривая первичного тока в схеме с нулевой точкой.
Семейство внешних характеристик управляемого выпрямителя

Изображение слайда

9

Слайд 9: Управляемый выпрямитель

Для разных значений угла регулирования двухполупериодного управляемого выпрямителя получено семейство внешних характеристик. Наличие индуктивности в нагрузке приводит к появлению отрицательного участка выпрямленного напряжения. При угле равном девяносто градусов положительные и отрицательные участки равны и напряжение становится равным нулю. Дальнейшее увеличение угла приводит к изменению полярности выпрямленного напряжения на нагрузке, что в принципе невозможно.
Но если в качестве нагрузки представить источник напряжения соответствующей полярности, то дальнейшее увеличение угла регулирования возможно. В этом случае ток будет идти уже от источника через тиристоры в сеть переменного тока. Таким образом, получаем преобразователь постоянного напряжения в переменное – инвертор.
В качестве такой специфической нагрузки может быть двигатель постоянного тока, который в определённых условиях может работать как генератор постоянного тока. Например, в электровозах при торможении можно использовать электродвигатель в режиме генератора и использовать энергию торможения для передачи в питающую сеть, а не на нагрев тормозных колодок.
В этом режиме инвертирования работа управляемого выпрямителя синхронизирована с питающей сетью, поэтому этот преобразователь называют инвертором, ведомым сетью.

Изображение слайда

10

Слайд 10: Управляемый выпрямитель

Схемы однофазных мостововых управляемых выпрямителей
В мостовом выпрямителе с неполным числом управляемых вентилей (несимметричная схема) два вентиля управляемые, а два других – неуправляемые. Режим работы схемы подобен режиму однофазной схемы с нулевым выводом и нулевым диодом. При этом в кривой Ud также отсутствуют участки напряжения отрицательной полярности, а первая гармоника первичного тока имеет фазовый сдвиг относительно напряжения питания, равный

Изображение слайда

11

Слайд 11: Управляемый выпрямитель

Tрёхфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом
Схема 3Ф1Н3П

Изображение слайда

12

Слайд 12: Управляемый выпрямитель

При работе трехфазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом на
активную нагрузку α отсчитывается от момента t 0 = 30 0. Таким образом, предельный угол управления при активноц нагркзке α ПР = 120 0 Ток в нагрузке может быть непрерывным, если α ≤ π/6 (30 0 ). Ток через вентиль сдвинут относительно фазного напряжения на α. Если α > π/6, ток становится прерывистым. Вентиль,
включившийся при угле, будет открыт до тех пор, пока напряжение на аноде
положительно (напряжение соответствующей фазы больше 0). Среднее выпрямленное напряжение при непрерывном токе нагрузке: U 0 α = U 0 cos α
При включении последовательно с нагрузкой дросселя L, причем
если wL > (5 — 10)R Н кривая i 0 сглажена и ток непрерывен
кривая сглажена, ток непрерывен даже при α > π/6.
Работа вентиля может проходить некоторое время при отрицательной полуволне напряжения за счёт влияния Э.Д.С. самоиндукции, направленной встречно. Чем больше α, тем меньше u o α. При равенстве положительных и отрицательных значений u o α среднее значение U o α становится равным нулю. При этом предельный угол регулирования α ПР = 90 0. Длительность работы вентиля при отрицательном напряжении не может быть
больше продолжительности его работы при положительном, так как при u 2 >0
индуктивность запасает энергию. Поэтому при α = 90 0 становится прерывистым, а
U o α =0.

Изображение слайда

13

Слайд 13: Управляемый выпрямитель

Трехфазный управляемый выпрямитель может быть выполнен с неполным
числом управляемых вентилей ( трехфазные с однотактным управлением ).
Предельный угол регулирования для этой схемы при L = 0 (чисто активная нагрузка)
α ПР = π/3 = 60 0
Среднее выпрямленное напряжение при непрерывном токе определяется по той
же формуле, что и в трёхфазном выпрямителе с нулевым выводом.
U 0 α = U 0 cos α = 2,34 U 2φ cos α

Изображение слайда

14

Слайд 14: Управляемый выпрямитель

Схема 3Ф2Н6П, с полным числом управляемых вентилей, известная под названием трехфазной мостовой схемы ( схема Ларионова ) ‏
Схема 3Ф1Н6П, с полным числом управляемых вентилей,
Трёхфазные схемы с двухтактным выпрямлением

Изображение слайда

15

Слайд 15: Управляемый выпрямитель

Составные выпрямители (12 — пульсные) ‏
а) последовательное соединение преобразователей.
б) параллельное соединение преобразователей.
Находят широкое применение для питания мощных потребителей постоянного тока.

Изображение слайда

16

Слайд 16: Управляемый выпрямитель

Сравнительная оценка схем выпрямления
Для выпрямителей важно знать величину мощности постоянного тока P 0 =U 0 I 0, расходуемой в нагрузке. Но при одной и той же P 0 мощность, потребляемая трансформатором выпрямителя из сети будет зависеть от схемы выпрямителя. Поэтому мы говорим о коэффициенте использования трансформатора К ТР  и коэффициентах использования его первичной и вторичной обмоток К 1 и К 2, так как они определяют экономические и энергетические показатели выпрямителя.
К ТР = P 0 / S ТР,    S ТР = S 1 + S 2,
К 1 = P 0 / S 1,       S 1 = n 1 U 1 I 1,
К 2 = P 0 / S 2,   S 2 = n 2 U 2 I 2,
так как n 1 может быть не равно n 2, то эти коэффициенты могут сильно различаться.
Также следует обращатьать внимание на коффициент пульсаций q 0

Изображение слайда

17

Слайд 17: Управляемый выпрямитель

При глубоком регулировании напряжения коэффициент мощности
выпрямителей снижается до 0.3 0.5, что является существенным недостатком
регулируемых вентилей. Повышается коэффициент мощности путём применения
специальных схем с искусственной коммутацией тока (корректоров коэффициента
мощности).
Другим недостатком тиристоров являются большие потери по сравнению с
диодами (приблизительно в 2 раза больше). Поэтому при низких выходных
напряжениях U 0 ≤ 10 В и больших токах тиристоры на стороне постоянного тока
применять нежелательно. Их переносят на сторону переменного тока, в первичную
цепь трансформатора.

Изображение слайда

18

Слайд 18: Управляемый выпрямитель

В настоящее время управляемые выпрямители охватываются цепью обратной
связи (ОС). Структурная схема такого устройства:
В – управляемый выпрямитель
СФ – силовой фильтр
СУ – сравнивающее устройства
ИОН – источник опорного напряжения
УПТ – усилитель постоянного тока
Подобным образом может быть введена ОС в схему с регулированием на
стороне первичной обмотки. При изменении или по цепи ОС происходит
автоматическое регулирование таким образом, что поддерживается постоянным.
Такие устройства называются тиристорные стабилизаторы.

Изображение слайда

19

Слайд 19: Инверторы ведомые сетью

Инвертор предназначен для преобразования постоянного тока в переменный.
Различают два типа инверторов: ведомые сетью (зависимые) и автономные (независимые от сети).
Первые (зависимые) инверторы отдают энергию из цепи постоянного тока в сеть переменного, которая используется для управления работой тиристоров при коммутации. Частота инвертирования равна частоте сети.
В автономных инверторах энергия из источника постоянного тока передается в нагрузку, не имеющую других источников переменного напряжения. Частота инвертирования определяется только схемой управления
В зависимых преобразователях часто чередуется режимы инвертирования и выпрямления, когда один и тот же преобразователь может работать и в выпрямительном и инверторном режимах. Например, если управляемый выпрямитель работает на двигатель при наборе скорости движения. Энергия на двигатель поступает из сети переменного тока. При торможении преобразователь включают в режим инвертирования, а двигатель в режим генератора. Энергия от двигателя передается в сеть переменного тока.

Изображение слайда

20

Слайд 20: Инверторы ведомые сетью

Однофазный инвертор с нулевой точкой

Изображение слайда

21

Слайд 21: Инверторы ведомые сетью

Работа инвертора в выпрямительном режиме была рассмотрена выше. При углах регулирования девяносто градусов выходное напряжение выпрямителя при индуктивном характере нагрузки станет равным нулю. Дальнейшее увеличение угла не изменит выходное напряжение.
Если вместо двигателя включить генератор, поддерживающий ток в дросселе, процессы будут описываться теми же выражениями, полученными для управляемого выпрямителя.
Но при этом произойдет качественное изменение энергетических процессов. Если раньше, в выпрямительном режиме, напряжение на нагрузке было положительным и энергия из сети отдавалась в нагрузку, то в инверторном режиме, напряжение на генераторе отрицательное и энергия передается от него в сеть переменного тока. Диаграммы тока первичной обмотки трансформатора в режиме выпрямления и инвертирования отличаются по фазе. В режиме выпрямления напряжение и ток в первичной обмотке совпадают по фазе. В режиме инвертирования фазы противоположны, что соответствует передаче энергии от генератора в сеть.
Инвертор характеризуется углом опережения β = π — α. Заменяем в уравнениях внешней характеристики управляемого выпрямителя угол управления на угол опережения α=π-β и получим соответствующие выражения для режима инвертирования.

Изображение слайда

22

Слайд 22: Инверторы ведомые сетью

Внешнюю характеристику инвертора иногда изображают, принимая выходное
напряжение преобразователя положительным. Это напряжение называют собственной противо ЭДС инвертора. Собственная противо ЭДС инвертора складывается из напряжения на генераторе и напряжения коммутации -∆Ux.
Характеристикой надежности инвертора ведомого сетью служит величина
послекоммутационного угла -δ, в течение которого к выключающемуся тиристору приложено обратное напряжение.
Для восстановления запирающих свойств тиристору необходимо некоторое время δmin = ω*tвыкл, в течение которого нельзя прикладывать прямое напряжение. Это время и определяет величина послекоммутационного угла.

Изображение слайда

23

Слайд 23: Инверторы ведомые сетью

Для надежной работы инвертора требуется, чтобы β ≥ γ+δmin. Если время на
восстановление запирающих свойств будет недостаточным, произойдет явление,
называемое опрокидыванием инвертора, когда оказываются включенными
одновременно оба тиристора. Подставив в систему уравнений внешней характеристики δ = β-γ, получим
Входная и ограничительная характеристики инвертора
Зависимость входного постоянного напряжения (собственной противо ЭДС) от тока является входной характеристикой инвертора.
Ограничительная характеристика определяет входное напряжения, при котором невозможно опрокидывание инвертора.
Ограничительная характеристика представляет зеркальное отражение внешней характеристики, гарантирует минимальный заданный угол восстановления запирающих свойств тиристора.

Изображение слайда

24

Слайд 24: РЕВЕРСИВНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

РЕВЕРСИВНЫЙ
ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Многие области техники и в первую очередь электропривод требуют источников,
которые могли бы реверсировать не только напряжение, но и ток в нагрузке, что
требует уже четырёхквадрантных внешних характеристик. Для этого вентильный
преобразователь, несмотря на свою «вентильность», должен быть способен пропускать через себя постоянный ток любого направления, аналогично традиционным для энергетики другим источникам постоянного напряжения типа электромашинного генератора постоянного тока или аккумулятора. Подобный регулируемый реверсивный источник может быть получен на базе двух базовых вентильных преобразователей, включённых таким образом, чтобы обеспечить протекание тока нагрузки в обоих направлениях. Эта система получила название реверсивного вентильного преобразователя (РВП).

Изображение слайда

25

Слайд 25: РЕВЕРСИВНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Схемы тиристорных реверсивных трёхфазных нулевых преобразователей

Изображение слайда

26

Последний слайд презентации: Управляемый выпрямитель
В большинстве случаев применения выпрямителей средней и: РЕВЕРСИВНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Схемы тиристорных реверсивных трёхфазных мостовых преобразователей

Изображение слайда

Лекция 14 Управляемые выпрямители

Вентильные
преобразователи широко применяются
для преобразования электрической
энергии, вырабатываемой и передаваемой
в виде переменного напряжения стандартной
частоты f_c=50
Гц в электрическую энергию другого вида
– в постоянный ток Для питания
потребителей постоянного тока ток
промышленной частоты преобразуется в
постоянный ток с помощью выпрямителей.

В
большинстве случаев применения
выпрямителей средней и большой мощности
приходится решать задачу управления
средним значением выпрямленного
напряжения

.
Это обусловлено необходимостью
стабилизации напряжения на нагрузке в
условиях изменения напряжения питающей
сети или тока нагрузки, а также
регулирования напряжения на нагрузке
с целью обеспечения требуемого режима
ее работы.

Широкое
применение для регулирования напряжения
на нагрузке получил фазовый способ,
основанный на управлении во времени
моментом отпирания вентилей выпрямителя.
Он базируется на использовании в схеме
выпрямителя управляемых вентилей
(тиристоров и силовых транзисторных
ключей), в связи с чем выпрямитель
называют управляемым.

По
числу фаз выпрямители подразделяются
на однофазные, трехфазные и многофазные.
По схематике управляемые выпрямители
подразделяются на выпрямители со средней
(нулевой) точкой и мостовые.

14.1 Однофазный управляемый выпрямитель со средней точкой

Рассмотрим
схему однофазного управляемого
выпрямителя со средней точкой изображенную
на рисунке 14.1.

Рисунок
14.1 — Схема однофазного управляемого
выпрямителя

со
средней точкой

Схема
состоит из трансформатора, вторичная
обмотка которого имеет среднюю точку;
двух тиристоров, момент открытия которых
определяется управляющими импульсами,
поступающими со схемы управления СУ.
Момент поступления управляющих импульсов
может быть сдвинут относительно начала
синусоиды напряжения на некоторый угол
,
который называют углом управления.

14.1.1 Работа схемы на активную нагрузку

На
схеме (рисунок 14.1) ключ

замкнут, а

разомкнут, выпрямитель работает на
активную нагрузку

.
Работа схемы иллюстрируется временной
диаграммой (рисунок 14.2).

Рисунок
14.2 — Временная диаграмма работы однофазного
выпрямителя со средней точкой и активной
нагрузкой при >0

От
источника питания к каждому тиристору
приложено напряжение питания: в интервале
0 — 
положительное
напряжение приложено к тиристору VT1,
а к вентилю VT2
— отрицательное напряжение. Но тиристор
VT1
закрыт, так как с системы управления не
поступает импульс на управляющий
электрод (интервал 0-1). В момент времени
0<t<,
то есть >0
(с задержкой на угол 
относительно
момента перехода напряжения источника
питания через нуль)
на управляющий
электрод вентиля VT1
подается управляющий импульс (точка 2)
и тиристор VT1
открывается, через тиристор и нагрузку
начинает протекать ток

,
равный току тиристора (интервал 1-2).

Тиристор
VT1
будет находиться в проводящем состоянии
до тех пор, пока напряжение, приложенное
к нему, не пройдет через нуль и не изменит
свою полярность, то есть тиристор VT1
выключится в момент времени равное
t=,
в закрытом состоянии к нему прикладывается
обратное напряжение, равное отрицательному
напряжению источника питания.

Начиная
с момента времени t=
(точка 2), оба тиристора находятся в
закрытом состоянии и напряжение u_d=0.
В момент
времени t=+
(точка 3)
управляющий импульс поступает на
управляющий электрод тиристора VT2
и открывает его, тогда через нагрузку
течет ток, равный току тиристора VT2.

Обратим
особое внимание на характер изменения
анодного напряжения на одном из тиристоров

(рис.2). На интервале 0-1 к тиристору VT1
приложено напряжение

,
на интервале 1-2 тиристор открыт, напряжение
на нем близко к нулю, а затем приложено
напряжение

,
которое на интервале 2-3 становится
отрицательным. На интервале 3-4, когда
открывается тиристор VT2,
к аноду тиристора VT1
будет приложена сумма напряжений

и

.
Обратное напряжение, приложенное к
тиристору, достигает значения

,
что следует учитывать при расчете схемы.

Из
временной диаграммы на рисунке 14.2 видно,
что между значениями тока

и напряжения

существует сдвиг фаз. На этот сдвиг
стоит обратить внимание в виду того,
что сдвиг фаз осуществляется даже при
чисто активной нагрузке.

Указанные
процессы повторяются в каждом периоде.
Возможность осуществлять задержку по
фазе моментов включения вентилей на
определенный угол 
позволяет изменять среднее значение
выходного напряжения.

Зависимость
напряжения

от угла 
называется регулировочной
характеристикой управляемого выпрямителя.
Эта зависимость выражается следующей
формулой:

(14.1)

и
получим, что

(14.2)

где

– среднее значение напряжения на
нагрузке при =0.

Среднее
значение выпрямленного тока будет
равно:

(14.3)

Среднее
значение тока тиристоров связано с
током

соотношением:

(14.4)

Формы
выходного напряжения при различных
углах 
представлены на рисунке 14.3.

Рисунок
14.3 — Формы выходного напряжения

при
различных углах управления

Трехфазный управляемый выпрямитель со средней точкой трансформатора

В отличие от неуправляемого режима режим работы выпрямителя (см. рис. 2.1, а) с углом управления α  0 приводит к задержке вступ­ления в работу очередного тиристора и затягиванию работы предыдущего.  На рис. 4.1, а показаны кривые выпрямленного на­пряжения  u_{d(жирная кривая) и тока id (за­штрихованные площади) для трех значений углов регулирования при активной нагрузке.}

Из рис. 4.3, а следует, что ток в ак­тивной нагрузке непрерывен при α  и носит прерывистый характер при α . Во втором случае ток в предыдущем тири­сторе обрывается раньше, чем включается после­дующий. Значение угла управления       α  является критическим. При нем нет различий, за счет чего выключается тиристор: либо за счет приложенного обратного напряжения (как это бывает в режиме непрерывного тока при α ), либо за счет перехода тока через ноль (как это бывает в режиме прерывистого тока при α ). Регулировочная характери­стика выпрямителя в каждой из указан­ных областей рассчитывается по различным вы­ражениям.

При α, принимая за на­чало отсчета момент перехода фазного напряже­ния через нуль (см. рис. 4.1, а) получим:

                                   (4.1)

где  = 1,17U_2ф. В этом случае каждый тиристор работает треть пе­риода.

Во второй зоне α ток через тиристор обрывается при прохождении соот­ветствующего фазного напряжения через нуль (см. рис. 4.1, a, ток через тиристор VS2, подключенный к фазе b). Длительность тока через тиристор равна:

.

Сред­нее значение выпрямленного напряжения находится из соотношения:

.                       (4.2)

Из соотношения (4.2) следует, что для трехфазной нулевой схемы при активной нагрузке пре­дельный угол управления (U_{d= 0) равен αм = 150°. Кривая напряжения на тиристоре (рис. 4.1, б) определяется как разность потенциалов анода и катода. Максимальное обратное напряжение имеет ту же величину, что и для неуправляемой схемы.}

При нагрузке на обмотку возбуждения машины токи в тиристорах и обмотках трансформатора такие же, как и для случая α = 0 (рис. 4.1, в, токи i_VS2, i_VS3). Коммута­ция токов в тиристорах происходит в момент подачи управляющих импульсов. Из рисунка 4.1, в следует, что форма кривой выпрямленного напряжения (u_d) для α < π/6 не отлича­ется от формы кривой для случая работы выпрямителя на активную нагрузку.

При углах управления α > π / 6 (рис. 4.1, в) в кривой выпрямленного напряжения появляются интервалы, когда оно принимает отрицательные значения. Учитывая, что длительность работы каждого ти­ристора равна 2π/3, среднее выпрямленное напряжение находится по формуле (4.1).

Управляемый выпрямитель

— обзор

15.3.3.1 12-импульсный управляемый выпрямитель серийного типа

Два шестиимпульсных управляемых выпрямителя питаются от фазосдвигающего трансформатора с двумя вторичными обмотками, соединенными треугольником и звездой. Следовательно, фазовый угол между обеими вторичными обмотками сдвигается на 30 градусов каждая. В этом случае с 12 импульсами на цикл качество формы выходного напряжения определенно будет улучшено с низким содержанием пульсаций [29].

На рис. 15.15 показана схема 12-пульсного последовательного управляемого выпрямителя.Трехфазный трансформатор с двумя вторичными и одной соединенной треугольником первичной обмоткой питает два идентичных шестиимпульсных управляемых выпрямителя. Верхний трехфазный мост питается от вторичной обмотки, соединенной по схеме Y, а нижний — от вторичной обмотки, соединенной по схеме Δ. Следовательно, такое расположение приведет к сдвигу фазового угла между обеими вторичными обмотками на 30 градусов. Выходы двух шестипульсных выпрямителей соединены последовательно, а период проводимости линейного тока для каждого преобразователя составляет 120 градусов.

Рассмотрим идеализированный 12-пульсный выпрямитель, в котором линейная индуктивность L _с и общая индуктивность рассеяния L _lk трансформатора принимаются равными нулю, а величина тока постоянна (без пульсаций ) [29]. На практике пульсации постоянного тока будут относительно низкими из-за последовательного соединения двух шестипульсных выпрямителей, где индуктивности рассеяния вторичных обмоток можно рассматривать последовательно.

Для устранения доминирующих низших гармоник в линейном токе i _a , линейное напряжение v _{a 1 b 1} вторичной обмотки, соединенной по схеме Y обмотка ( N ₂ витков) находится в фазе с первичной обмоткой ( N ₁ витков) напряжением В, _ab , при этом вторичная обмотка Δ подключена ( N ₃ витков) напряжение В _{a 2 b 2} отведений v _ab по [29]:

(15.37) δ = ∠va2b2 − ∠vab = 30 градусов

Для простоты положим N1 = N, N2 = N / 2 и N3 = 3 / 2N (т.е. N ₁ — N ₂ — N ₃ = 1: 0,5: 0,866).

Следовательно, среднеквадратичное линейное напряжение каждой вторичной обмотки станет

(15,38) Va1b1 = Va2b2 = Vab / 2

Так как два выпрямителя соединены последовательно, общий выход или нагрузка, напряжение В. _{постоянного тока} = В _{постоянного тока 1} + В _{постоянного тока 2} ; поскольку формы сигналов В _{постоянного тока 1} и В _{постоянного тока 2} сдвинуты по фазе друг относительно друга на 30 градусов, следовательно, форма сигнала выходного напряжения В _{постоянного тока} состоит из 12 импульсов за цикл подачи напряжения.Осциллограммы тока показаны на рис. 15.16, где i _{a 1} и i _{c 2 a 2} — фазные токи вторичных обмоток Y и Δ, соответственно, и i. ′ _{a 1} и i ′ _{c 2 a 2} — это токи, передаваемые от вторичной стороны к первичной. Формы сигналов отраженного тока на первичной стороне вторичной обмотки с Y-соединением i ′ _{a 1} будут идентичны сигналам i _{a 1} , за исключением того, что величина изменяется в соотношении числа витков двух обмоток.Однако, когда i _{a 2} относятся к первичной стороне, отраженный сигнал не сохраняет ту же форму и величину. Это происходит из-за фазовых сдвигов гармонического тока, когда они отсчитываются от обмоток Δ-Y. Этот сдвиг фаз является преимуществом, поскольку он приведет к подавлению преобладающих пятой и седьмой гармоник низшего порядка из токов первичной обмотки трансформатора и не появляется в линейном токе, который задается формулой.(15.39):

Рис. 15.16. Схема включения двенадцатиимпульсного последовательного управляемого выпрямителя.

(15,39) ia = ia1 ‘+ ia2’

Вторичный (соединенный Y) линейный ток i _{a 1} можно выразить уравнением. (15.40):

(15.40) ia1 = 23πIdcsinωt − 15sin5ωt − 17sin7ωt + 111sin11ωt + 113sin13ωt − 117sin17ωt − 119sin19ωt +…

Так как форма волны тока i

1 имеет половину симметрии 900- не содержат гармоник четного порядка.Ток и _и также не содержит тройных гармоник из-за рассмотрения сбалансированной трехфазной системы. Линейный ток во вторичной обмотке, соединенной по схеме Δ, такой как i _{a 2} , i _{a 1} на 30 градусов, а выражение Фурье для тока i _{a 2} имеет вид дается формулой. (15.41):

(15.41) ia2 = 23πIdcsinωt + 30degrees − 15sin5ωt + 30degrees − 17sin7ωt + 30degrees + 111sin11ωt + 30degrees + 113sin13ωt + 30degrees − 117sin17ωt + 30109grees… Можно получить 2 и i _{c 2} .Текущие i ′ _{a 1} , которые идентичны i _{a 1} по форме волны, могут быть выражены в виде ряда Фурье по формуле. (15.42):

(15.42) ia1 ‘= 3πIdcsinωt − 15sin5ωt − 17sin7ωt + 111sin11ωt + 113sin13ωt…

Фазные токи во вторичных обмотках, соединенных по схеме Δ i _{a 2 b 2 c 2 и i c 2 a 2 можно получить из его линейных токов, используя преобразование, приведенное в формуле.(15.43):}

(15.43) ia2b2ib2c2ic2a2 = 13−1100−1110−1ia2ib2ic2

Фазные токи во вторичной обмотке, соединенной по схеме Δ i _{a 2 b 2} ,