Мостового выпрямителя

В маломощных АЙН кроме тиристоров применяют транзисторы. Работа АЙН рассматривается на примере однофазного мостового преобразователя ( 9.44, а). Напряжение на активно-индуктивной нагрузке ZH появляется при поочередном попарном включении тиристоров TPi, TPt и ТР2, ТРЯ, которые управляются входными импульсами, поступающими от СУ.

Пример 9.2. Рассмотрим задачу моделирования мостового преобразователя ( 9.3, а) в режиме холостого хода, когда управляемые вентили закрыты.

Для того чтобы получить подобный результат распределения напряжений на закрытых вентилях простейшего мостового преобразователя, можно было и не привлекать такой тонкий аппарат исследования, как нестандартный анализ, а просто воспользоваться соображениями симметрии. Но именно эта очевидность результата в рассматриваемом примере позволяет наиболее наглядно проиллюстрировать все особенности подходов к решению некорректных задач данного класса. В более сложных случаях (см. гл. 7) соображения симметрии уже не столь очевидны и общее их формальное

емкостного типа, выходная емкость которого равна С*, мостового преобразователя МП изменения емкости в напряжение переменного тока, вторичного преобразователя ПУ, предназначенного для усиления и преобразования переменного напряжения в постоянное, и обратного преобразователя напряжения в компенсирующее усилие. Конструктивно подвижные части прямого и обратного преобразователей жестко связаны. Входная преобразуемая сила Fx перемещает на расстояние х подвижной электрод /, укрепленный на растяжках (мембране или плоских пружинах), преодолевая их упругое противодействие Fnp. При этом изменяется значение емкости Сх между подвижным и неподвижным электродами первичного преобразователя. На выходе моста переменного тока, одним из плеч которого является емкость Сх, появляется некоторое напряжение разбаланса AU ~. С помощью последующего преобразователя ПУ это напряжение усиливается и преобразуется в напряжение постоянного тока.

На 11.3 приведены зависимости коэффициента реактивной мощности Q/P (кривая /) и коэффициента мощности cos(p (кривая 2) одно-мостового преобразователя от глубины регулирования выпрямленного напряжения ?/„/[/„, 0. Одним из способов уменьшения реактивной мощности преобразователей является способ их последовательного соединения с усложненными законами управления отдельными мостами или вентильными группами. На 11.3 показаны соответствующие зависимости Q/P (кривая 3) и коэффициента мощности cos

Напряжение на нагрузке UH для полумостового преобразователя определяется по формуле

Схема двухтактного мостового преобразователя приведена на 33.11. Она содержит четыре транзистора VT\... VT4, которые включаются и выключаются попарно: в одной половине периода включаются транзисторы VTI и VT4, а в другой — VT2 и F73. При этом каждый раз обмотка трансформатора Тр

подключается к источнику питания, только меняются ее концы. В результате ток в обмотке каждые полпериода меняет направление. Для устранения возможного подмагничивания трансформатора постоянным током последовательно с его первичной обмоткой включен разделительный конденсатор Ср. Напряжение на нагрузке для мостового преобразователя:

Основные допущения. При расчетах энергетических режимов электропередач и вставок постоянного тока принимают такие допущения, которые существенно упрощают алгоритмы вычислений и в то же время не вносят больших погрешностей : 1) не учитывают высшие гармоники токов и напряжений в цепях постоянного и переменного тока; 2) не учитывают коммутационное взаимное влияние мостов каскадно-мостового преобразователя; 3) не учитывают дискретность управления вентилей. Принимают во внимание и то, что при нормальных условиях и некоторых аварийных режимах, например при трехфазных КЗ в сетях переменного тока примыкающих систем или при полюсных КЗ в линиях постоянного тока, все блоки каскада работают одинаково.

При работе мостового преобразователя в инверторном режиме или при работе реверсивного преобразователя на противо-ЭДС, когда имеется опасность включения обоих тиристоров одной фазы, применение предохранителей в каждой фазе неизбежно.

6.14. Графики для оценки влияния шестипульсного мостового преобразователя на питающую сеть:

Сначала рассмотрим принцип действия трехфазного мостового выпрямителя, наиболее часто применяемого в ЗУ, и физическую особенность процессов заряда ЕН от источника переменного тока через выпрямитель. Схема трехфазного двухполупериодного выпрямителя с зажимами переменного тока А, В, С и диодами 7, 2, 3, 4, 5, 6 показана на 3.24, а.

1.5. Схема (а) и временные диаграммы токов и напряжений (б) мостового выпрямителя

Сравнение двух типов выпрямителей при одинаковых значениях U2 и #н позволяет выявить их преимущества и недостатки. Мостовой выпрямитель более эффективен: среднее значение выпрямленного тока и напряжения у него' в два раза больше, а пульсации значительно меньше, чем у однополупериодного выпрямителя. Недостатком мостового выпрямителя является применение четырех диодов.

Напряжение Udc поступает на входы усилителей-ограничителей, собранных на транзисторах Т\, Т2. Питающее коллекторное напряжение подается на транзисторы с мостового выпрямителя (диоды Д5—Д8 и фильтр /?ф, Сф). Усилители на транзисторах TI, Т2 работают поочередно. При udc>0 диод Д\ шунтирует вход транзистора Гь а при и<гс<0 диод Д2 шунтирует вход транзистора 7V

9.4. Схема (а), временные диаграммы напряжений и токов (б) мостового выпрямителя

В то же время максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов, которые по отношению к зажимам вторичной обмотки включены параллельно, имеет такое же значение, что и в однополупериодном выпрямителе, т. е. U^m — \r2Vz. Все эти преимущества достигнуты за счет увеличения количества диодов в четыре раза, что является основным недостатком мостового выпрямителя.

Все остальные соотношения для токов и напряжений определяются по формулам (9.5), (9.6), (9.8), полученным для мостового выпрямителя, а коэффициент пульсаций /?»0,67 [см. (9.9)].

Из временных диаграмм 9.7, б видно, что пульсации выпрямленного напряжения значительно меньше, чем в трехфазном выпрямителе с нейтральным выводом. Для трехфазного мостового выпрямителя разложение кривой напряжения 9.7, б в ряд Фурье приводит к выражению

9.7. Схема (а), временная диаграмма напряжений и токов (б) трехфазного мостового выпрямителя

» трехфазного мостового выпрямителя .......... 0,057

Временные диаграммы тока и напряжений двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром ( 9.8, в) приведены на 9.8, г. Анализ временных диаграмм показывает, что с изменением емкости конденсатора Сф или сопротивления нагрузочного резистора RH будет изменяться значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения. При этом чем меньше разрядится конденсатор, тем меньше будут пульсации в выпрямленном токе iH. Разряд конденсатора Сф определяется постоянной времени разрядки тразр = Сф/?н- При постоянной времени тразр^10 Г коэффициент пульсаций, определяемый по формуле