Управляемые выпрямители и ведомые сетью инверторы

 

Управляемые выпрямители служат для преобразования энергии переменного тока, которая потребляется из сети, в энергию постоянного тока, подводимую к нагрузке. Эти преобразователи обратимы, и, при определенных условиях, могут быть переведены в режим преобразования энергии постоянного тока, вырабатываемой в нагрузке, в энергию переменного тока, отдаваемую в питающую сеть.

 

3.1. Общая характеристика схем управляемых

выпрямителей.

 

В электроприводе постоянного тока находят применение преобразователи со следующими принципиальными электрическими схемами:

 

3.1.1.Однофазная однополупериодная схема.

 

Рис 7

 

Эта схема является самой простой и требует для своей реализации минимальное количество вентилей. Однако, она обладает большим числом недостатков, и, поэтому, в электроприводе используется редко.

 

Из недостатков нужно отметить следующие:

1. В схеме имеют место повышенные пульсации напряжения и тока нагрузки вследствие низкой их частоты, равной частоте сети, а также, вследствие прерывистости напряжения и тока.

2. Схема загружает только одну из фаз трехфазной питающей сети, создавая, тем самым, асимметрию в загрузке фаз и, значит, асимметрию трехфазного питающего напряжения.

3. Схема создает асимметрию в загрузке “внутри” питающей фазы: работающая фаза загружается только в одну из полуволн питающего напряжения.

 

3.1.2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления.

 

На рисунке приведена однофазная мостовая схема, являющаяся схемой двухполупериодного выпрямления.

Частота пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке здесь в два раза выше, чем в однополупериодной схеме.

Соответственно, снижены пульсации тока. Как и в предыдущем случае, при использовании этой схемы загружается только одна из фаз трехфазной сети питающего напряжения, что также создает асимметрию напряжения. Однако “внутри” рабочей фазы асимметрии нет. По данной схеме выполнен ряд серийно выпускаемых тиристорных преобразователей. Например серии ЭТО, ПТО, БУВ и др.

 

 

Рис 8

 

3.1.3. Трехфазная нулевая схема выпрямления.

 

Рис 9

 

Это трехфазная схема однополупериодного выпрямления. Частота пульсаций напряжения на нагрузке в схеме в три раза выше частоты сети. Поэтому имеет место дальнейшее (по сравнению с предыдущими схемами) снижение пульсаций тока нагрузки. В схеме обеспечивается равномерная загрузка фаз, но остается асимметрия “внутри” каждой фазы. Это приводит к неудовлетворительному режиму работы питающего трансформатора, который в данной схеме обязателен. Необходимость питающего трансформатора обусловлена тем, что только при его наличии есть возможность подключить нагрузку к нулевой точке звезды на вторичной стороне.

 

3.1.4. Трехфазная мостовая схема выпрямления.

Схема получила самое широкое распространение на практике и применяется как для преобразователей небольшой мощности, так и средней и, даже большой мощности (до 12000 квт в серии АТ).

Эта схема характеризуется:

а) Повышенной (шестикратной по отношению к частоте сети) частотой пульсаций напряжения и тока нагрузки. Но, как известно, чем выше частота пульсаций, тем легче она может быть сглажена известными методами.

б) Возможностью подключения питающего напряжения как непосредственно от сети, так и через согласующий трансформатор.

в) Минимальной мощностью (по сравнению с другими схемами) согласующего трансформатора.

г) Симметрией как в загрузке отдельных фаз, так и “внутри” каждой фазы.

д) Наилучшим использованием вентилей по напряжению.

 

 

Рис 10

 

3.2. Рабочие процессы, основные соотношения и статические характеристики силовых вентильных преобразователей постоянного тока.

 

Рассмотрение всех перечисленных вопросов выполним на примере трехфазной нулевой схемы. Эта схема очень удобна для изучения всех перечисленных вопросов. Она достаточно сложна, чтобы на ее примере показать общие закономерности в процессах, происходящих в вентильных преобразователях постоянного тока и, вместе с тем, достаточно проста, чтобы эти закономерности не затемнялись какими- то особенностями более сложных схем. Эти особенности будут рассмотрены отдельно. Рабочие процессы пока будем рассматривать на примере выпрямительного режима работы вентильного преобразователя и вида нагрузки, характерной для электропривода постоянного тока. Такой нагрузкой может быть якорь, или обмотка возбуждения электрической машины постоянного тока. Следовательно, нагрузка может быть представлена активно- индуктивным сопротивлением (R_d, L_d) и источником противо ЭДС (E_дв). Последняя в частном случае может быть нулевой.