Конспект лекций по дисциплине силовая электроника по направлению 140400. 62
 Скачать 1.41 Mb.
|
1.3 Управляемые двухфазные схемы выпрямления1.3.1. Выпрямительный режимВ управляемых схемах выпрямления неуправляемые диоды заменены на тиристоры. Под идеальным управляемым вентилем (тиристором) будем понимать прибор, который в закрытом состоянии имеет бесконечное сопротивление между анодом и катодом, а в открытом состоянии ведет себя как диод. Отпирание тиристора происходит при подаче короткого положительного импульса на управляющий электрод и положительном напряжении анод-катод. После подачи управляющего импульса тиристор остается открытым пока его прямой ток не уменьшится до нуля (реально до некоторого небольшого положительного тока удержания). На рис.1.9 показаны условные обозначения диода и тиристора и полярность прямого напряжения на приборах.  Рис.1.9 Условное обозначение диода а) и тиристора б). Вольтамперная характеристика (ВАХ) идеального диода и тиристора: 1 - участок ВАХ диода и тиристора при обратном напряжении; 2 - участок ВАХ диода и открытого тиристора при прямом напряжении; 3 - участок ВАХ закрытого тиристора при прямом напряжении. В идеальном трансформаторе считаются равными нулю активные сопротивления обмоток, потери в магнитопроводе, индуктивности рассеяния и намагничивающий ток. Двухфазные управляемые схемы выпрямления приведены на рис. 1.10.  Рис. 1.10 Двухфазные управляемые схемы выпрямления: а) – нулевая; б)- мостовая В управляемой схеме выпрямления управляемый вентиль (тиристор) открывается, если на аноде вентиля положительное (относительно катода) напряжение и подан управляющий импульс. После подачи кратковременного управляющего импульса тиристор остается открытым до тех пор, пока прямой ток в нем не уменьшится до значения меньшего тока удержания. Ток удержания достаточно мал по величине, поэтому далее будем считать, что тиристор закрывается при уменьшении его тока до нуля, при этом (согласно его вольтамперной характеристике) напряжение на тиристоре так же равно нулю. Углом управления выпрямителя называется задержка момента подачи управляющего импульса относительно момента отпирания неуправляемого вентиля, выраженная в электрических градусах. Активная нагрузка выпрямителя. На рис. 1.11 приведены временные диаграммы управляемой двухфазной схемы выпрямления при чисто активной нагрузке. На интервале  тиристоры закрыты и напряжение на нагрузке равно нулю. На интервале  напряжение на нагрузке по модулю равно напряжению сети. Ток нагрузки по форме повторяет напряжение нагрузки. Рис. 1.11 Временные диаграммы при активной нагрузке  .Среднее значение напряжения на нагрузке  или  , где  . (1.6)Активно-индуктивная нагрузка выпрямителя При активно-индуктивной нагрузке (рис. 1.12) включение тиристоров задерживается на угол , но тиристор закрывается, когда ток в нагрузке спадает до нуля. Так как индуктивность накапливает энергию и ток остается положительным при угле более 180 градусов, то в напряжении появляются участки с отрицательным напряжением.  Рис. 1.12 Временные диаграммы при активно-индуктивной нагрузке, прерывистом токе и угле управления .Ели индуктивность достаточно велика, то ток остается непрерывным (без нулевых участков), при этом в напряжении также отсутствуют нулевые участки. На рис. 1.13 приведены временные диаграммы выпрямителя при непрерывном токе и угле управления 45о. При сглаженном (непрерывном) токе выпрямительный режим наблюдается при углах управления меньших 90 электрических градусов. При угле 90о и непрерывном токе среднее напряжение равно нулю и, соответственно, должен быть нулевым ток, то есть ток должен быть прерывистым.  Рис. 1.12 Временные диаграммы при активно-индуктивной нагрузке, непрерывном токе и угле управления .1.3.2 Инверторный режимЕсли при угле управления удается сохранить непрерывный ток, например, за счет включения в качестве нагрузки источника тока, или источника Е.Д.С. и сглаживающей индуктивности, то среднее значение напряжения при углах управления больше 90о становится отрицательным. Ток сохраняет свое направления, а мощность цепи постоянного тока становится отрицательной. Это означает, что энергия передается из цепи постоянного тока в цепь переменного тока, то есть выпрямитель становится неавтономным (не работающим без источника переменного напряжения) инвертором. На рис. 1.13 показаны временные диаграммы двухфазной схемы выпрямления при непрерывном токе и угле управления 150о. Считаем индуктивность в цепи постоянного тока бесконечно большой, а ток абсолютно сглаженным. Такой режим аналогичен включению в цепь постоянного тока источника тока. На рис. 1.14 показано, как протекает ток при отрицательной мощности цепи постоянного тока.  Рис. 1.13 Временные диаграммы при работе на источник тока   а) б) Рис. 1.14 Протекание тока а) – в нулевой, б) – в мостовой схемах при отрицательной мощности цепи постоянного тока и угле управления 150о Вопросы для самоконтроляПорядок работы вентилей в двухфазной схеме выпрямления при чисто активной нагрузке и различных углах управления? Порядок работы вентилей в двухфазной схеме выпрямления при активно-индуктивной нагрузке и различных углах управления? Форма выходного напряжения управляемой двухфазной схемы выпрямления при чисто активной нагрузке и различных углах управления? Форма выходного напряжения управляемой двухфазной схемы выпрямления при активно-индуктивной нагрузке и различных углах управления? Форма выходного тока управляемой двухфазной схемы выпрямления при активно-индуктивной нагрузке и различных углах управления? Форма входного тока управляемой двухфазной схемы выпрямления при чисто активной нагрузке и различных углах управления? Форма тока вентиля управляемой двухфазной схемы выпрямления при активно-индуктивной нагрузке и различных углах управления? Чем определяется момент выключения тиристоров при активно-индуктивной нагрузке? Какие участки можно выделить в интервале повторяемости при активно-индуктивной нагрузке? Какие участки в интервале повторяемости, при активно-индуктивной нагрузке, могут отсутствовать, и при каких условиях? |