книги / Энергетические характеристики управляемых выпрямителей

Из домученных, выражений видно, что амплитуда k-й гармоники зависит от входящего в каждое из них множителя

который1для любой заданной гармоники к при соответствующем выборе углов Д0 и Да можно привести к нулю и тем самым исклю­ чить эту гармонику из состава первичного тока.

Если углы отпирания вентилей обоих мостов одинаковы (âj =

Знак «+ » или «—» в этой формуле зависит от значения k и при­ нимается таким, чтобы обеспечивалась справедливость равенства (2.25), т. е.

k± 1 = moN — п,

где п — порядок соседней с /г-й гармоники выпрямленного нап­ ряжения. Из этого следует, что если угол ДО выбран из условия исключения из состава первичного тока 5-й гармоники, то одно­ временно будет исключена и 7-я гармоника. При этом в соответ­ ствии с (2.46) из состава выпрямленного напряжения будет исклю­ чена 6-я гармоника. Кроме того, исчезают все нечетно-кратные шести гармоники выпрямленного напряжения и все смежные с ними гармоники первичного тока. Так, из кривой выпрямленного напряжения исчезают 18-я, 30-я и др. гармоники, а из кривой первичного тока соответственно 17-я и 19-я, 29-я и 31-я и т. д. гар­ моники. Приведенный пример соответствует двухмостовому выпря­ мителю, который при Д0=ЗО° представляет собой эквивалентную двенадцатифазную схему.

Рассмотрим теперь двухмостовой выпрямитель с однотипными мостами (0i= 02), в котором требуется-исключить, из состава пер­ вичного тока заданную k-ю гармонику путем подбора определен­ ного значения угла Да. Приравнивая выражение (4.45) нулю, по­ лучим

Так, для исключения 5-й гармоники угол Да должен быть равен 3.6°, а для исключения 7-й — 25,7° (заметим, что при этом из сос­ тава первичного тока исключаются и все, кратные заданной гар-.

моники:,,при Да=36° кроме 5-й гармоники исключаются также 25*n,-3$,-HiH т. д,).,

Таким образом, различие между двумя описанными способами заключается в том, что при подборе определенного угла Д0 из состава первичного тока исключаются сразу две гармоники, а при подборе угла Да — только одна. Соответственно при первом спо­ собе из состава выпрямленного напряжения исключается одна высшая гармоника, при втором же способе частотный спектр вып­ рямленного напряжения остается неизменным (изменяются только амплитуды гармоник).

Общее между двумя рассматриваемыми способами проявляет­ ся в том случае, если угол Да определяется так же, как и угол Д0, т. е. по формуле

п

Б этом случае не обеспечивается исключение ни одной из высших гармоник первичного тока, однако достигается существенное сни­ жение амплитуд гармоник с порядковыми номерами п— 1 и п 4- 1. Так, при п=6 из (4.48) находим Да=30°. При этом значении угла Да и Д0=О множитель (4.45), показывающий, до какого уровня снижается амплитуда /е-й гармоники, при А=5 и к —7 равен 0,259. В такой же степени, т. е. примерно в 4 раза, снижается и ампли­ туда 6-й гармоники выпрямленного напряжения. Таким образом, управление вентилями двухмостового выпрямителя при Да=30° обеспечивает получение режима, достаточно близкого к двенаддатифазному. Еще лучшие результаты дает управление в четы­ рехмостовом выпрямителе при Да=15° (т. е. управление венти­ лями мостов с углами ai= a; а2=а+15°; а з = а + 30° и а 4 = а-1-450): 5-я и 7-я гармоники первичного тока в этом случае снижаются на 79,5%, т. е. почти в 5 раз, а 11-я и 13-я — на 87,4% (почти в 8 раз). Недостаткохм описанного способа улучшения гармониче­ ского состава первичного тока и выпрямленного напряжения яв­ ляется то, что эффект уменьшения амплитуд высших гармоник начинает проявляться лишь при снижении выпрямленного нап­ ряжения до определенной величины (так, указанные выше уров­ ни 5-й, 7-й, 11-й и 13-й гармоник в первичном токе четырехмос­ тового выпрямителя будут достигнуты лишь при снижении вып­ рямленного напряжения до 88,5%).

4.7. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНЫХ ДВУХМОСТОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ПРИ РАЗДЕЛЬНОМ УПРАВЛЕНИИ С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИЕЙ

При применении принудительной коммутации число возможных (способов управления вентилями трехфазных двухмостовых выпря­ мителей, дающих тот или иной положительный эффект, достаточ­ но велико, и выбор среди них наиболее эффективных далеко не очевиден. Возможность осуществлять отпирание вентилей с опе­ режающими углами позволяет снизить до нуля реактивную мощ­

Если изменение углов отпирания вентилей ограничить условием

(4.50)

то выражения (4.49) примут вид

Анализ последнего из этих выражений показывает, что коэффи­ циент bk при k = l обращается в ноль при выполнении любого из условий

Если принять, что a n = a > 0, то условиям (4.50), (4.52) и (4.53) соответствуют следующие законы управления с линейной зависи­ мостью углов отпирания вентилей от управляющего напряжения:

из диапазона —оо<Ав < —1 и, следовательно, полное соответствие-

характеристик выпрямителя. Характерным для закона (4.54) яв­ ляется то, что средние значения выпрямленного напряжения каж­ дого из трехфазных мостов всегда остаются одинаковыми.

При управлении по закону (4.55) коэффициент ka может из­ меняться в диапазоне 0 <(Æe < оо, но практически по тем же сооб­

режим, вторая — инверторный), так и многозонным. Во втором случае весь диапазон регулирования в выпрямительном режиме распадается на ряд зон с различными значениями коэффициента £ в. При многозонном управлении поиск оптимального закона уп­

равления становится еще более затруднительным.

Анализ показывает, что при управлении с двукратным вклю­ чением вентилей (<7= 2) и вообще при любой четной кратности включения вентилей наиболее эффективным оказывается управ­ ление по закону (4.54) при ka = 1, т. е. по существу однопара­

метрическое управление с однократным включением вентилей каж­ дого из мостов. Этот способ управления достаточно хорошо ис­ следован и описан в ряде работ (например, в [12]), поэтому ос­ новные соотношения, характеризующие его, приведем без вы­

Действующее значение первичного тока определяется в зависи­ мости от величины угла a по одной из формул

Из таблицы видно, что даже в этом, достаточно узком диапазоне

.Действующее значение первичного тока трехфазного двухмостовопо выпрямителя при уравнении вентилями по закону в ц = — 022=°; *<2= — ап —ка а; — ^',5</га <0.

танные соответственно по формулам (2.64) и (2.62) с использова­ нием формул табл. 4.2 и выражения (4.59) при ka= — 1/2. Как уже

отмечалось, в этом случае достигаются наиболее высокие значения коэффициента мощности при осуществлении двухзонного регули­ рования по законам (4.54) и (4.55).

Применяя многозонное регулирование, можно получить еще более высокие показатели. Наиболее простой способ такого управ­ ления отличается от описанного двухзонного только тем, что, на­

чиная с 4-го интервала регулирования, прекращается изменение углов а ц = —<*22, т. е. эти углы на последующих интервалах ос­ таются неизменными равными соответственно 60 и —60°, а углы cti2= —'Я21 продолжают возрастать. Действующее значение первич­ ного тока выпрямителя при таком управлении на последующих интервалах регулирования равно:

4-й интервал,

Выпрямленное напряжение в этом случае также молщо рассчи­

В заключение отметим, что рассмотренное двухпараметриче­ ское управление с однократным включением вентилей можно ис­ пользовать (и с такими же результатами) в шестифазных мосто­ вых выпрямителях с двумя нулевыми вентилями, которые по ос­ новным свойствам эквивалентны рассмотренным трехфазным двух­ мостовым. Шестифазные мостовые схемы имеют некоторые пре­ имущества перед трехфазными двухмостовыми. Во-первых, в них требуется всего два нулевых вентиля (вместо четырех в трехфаз­ ных двухмостовых). Во-вторых, отдельные варианты схем силовой части выпрямителя оказываются при использовании шестифазной мостовой схемы несколько проще в конструктивном отношении. Как уже отмечалось, при управлении по закону (4.54), обеспечи­ вающему, кстати, наиболее высокие показатели, средние значения выпрямленного напряжения у обоих мостов всегда равны друг ДРУГУ» поэтому мосты можно включать не только последовательно, но и параллельно. Однако при параллельном включении мостов между ними должны быть включены уравнительные реакторы,

так как мгновенные значения выпрямленного напряжения мостов неодинаковы. Если эти реакторы не устанавливать, то трехфазная

.двухмостовая схема превращается в шестифазную мостовую, кро­ ме того, появляется возможность объединить две группы нулевых вентилей в одну.

В то же время при применении шестифазной мостовой схемы несколько возрастает установленная мощность трансформатора, а схема соединения его обмоток должна обеспечивать взаимокомпенсашно намагничивающих сил 3-й и кратных ей гармоник тока вторичных обмоток. Кроме того, несколько ухудшается использо­ вание вентилей по току. Очевидно, что вариант с шестифазной мос­ товой схемой можно использовать при относительно низких зна­ чениях выпрямленного напряжения, когда становится невыгод­ ным последовательное включение двух трехфазных мостов и не­ желательна установка уравнительных реакторов при их параллель­ ном включении.