Билет №7. 1.Принцип работы и внешняя характеристика управляемого тиристорного преобразо­вателя

1.Принцип работы и внешняя характеристика управляемого тиристорного преобразо­вателя.

Для отпирания тиристоров в управляемом преобразователе не­обходимо подавать на их управляющие электроды отпирающий сигнал, до точки естественной коммутации - не имеет смысла, так как к переходу анод-катод тиристора до точки к при­ложено отрицательное запирающее напряжение. Следовательно, отпи­рание тиристоров возможно лишь с некоторым запаздыванием относи­тельно точки естественной коммутации. Это запаздывание измеряет­ся углом на рис. За. Для обозначения угла используются синонимы: угол управления, угол отпирания, угол запаздывания. При доста­точно большой индуктивности нагрузки до момента отпирания следу­ющего тиристора будет открыт предыдущий независимо от полярности напряжения в его цепи. Поэтому напряжение управляемого преобра­зователя также образуется из кусочков синусоид продолжитель­ностью 2π/m.

Величина выпрямленного напряжения находится из уравнения:

U_d = m/2p ∫ ^{p/m + a}_{-p/m + a} U₂m coswt d(wt) = U_d0 cosa,

Из полученного выражения вытекает, что величину выпрямлен­ного напряжения можно регулировать, изменяя величину угла α.

Из рис.3б следует, что при достаточно больших углах α мгно­венное напряжение на нагрузке на некоторых значениях может стать отрицательным. Рассмотрим энергетические соотношения в этих слу­чаях. Ток на выходе преобразователя не может изменять направле­ние в силу односторонней проводимости вентилей. Направление, в котором течет ток, мы приняли за положительное. За положительное направление напряжения обмоток трансформатора принято направле­ние, совпадающие с током. Когда мгновенные значения тока и нап­ряжения совпадают по направлению, электрическая мощность из об­моток трансформатора передается в цепь выпрямленного тока. Когда напряжение в обмотке трансформатора становится отрицательным (интервал в-с на рис.36), поток электрической энергии обратный. Таким образом, в рассматриваемом случае существует двусторонний обмен между цепью переменного и постоянного тока. Если площадь под положительной частью синусоиды больше, чем под отрицатель­ной, то среднее значение мощности положительно, а это значит, что энергия ив переменного тока поступает в цепь постоянного. Такой режим называется выпрямительным. В выпрямительном режиме напряжение на нагрузке положительно, и из уравнения (2.1) следу­ет, что такой режим существует при условии: 0 < α < 90°.

При α > 90° площадь под положительной частью синусоиды (рис.3б) становится меньше, чем под отрицательной, напряжение на нагрузке меняет полярность, и меняет направление поток энергии. Энергия в этом случае направлена из цепи постоянного тока в цепь тока переменного. Естественно, такой режим возможен лишь тогда, когда в цепи постоянного тока имеется источник эдс. Такой режим называется инвертированием.

Рассмотренные выше диаграммы рис.За и б и уравнение относятся к идеальному управляемому преобразователю. В реальном преобразователе индуктивность трансформатора вызывает появление перекрытия вентилей и соответствующее изменение диаграммы напря­жений. Эти диаграммы для выпрямительного и инверторного режимов приведены на рис.3 в,г.

С учетом сопротивлений трансформатора напряжение реального управляемого преобразователя определяется уравнением:

U_d = U_d0 cosa - I_m(m/2px_TР+r_TP).

Максимальное значение угла α режиме инвертирования опре­деляется необходимостью обеспечить надежное запирание тиристо­ров. Для этого после прекращения протекания тока через тиристор требуется приложить к переходу анод-катод запирающее напряжение в течение небольшого интервала t_ВОСТ рис.Зг после прекраще­ния тока через тиристор фазы А к нему прикладывается запирающее напряжение величиной ав, постепенно уменьшающееся до нуля в те­чение интервала δ.Поэтому

a_MAX = 180⁰ - g - d_MIN,

d_MIN = wt_ВОСТ

При углах управления больших α _MAX восстановления запирающих: свойств тиристора не происходит и возникает аварийный режим опрокидывание инвертора.

Так как угол перекрытия т увеличивается при возрастании то­ка, то угол α _MAX будет уменьшаться, и отсюда с ростом тока должно уменьшаться максимальное напряжение на входе инвертора. Зависимость U_dmax = f(I_m) носит название ограничительной характеристики инвертора.