CC BY
8
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 262
1973
ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ИСКУССТВЕННОЙ
КОММУТАЦИЕЙ
Для повышения коэффициента мощности вентильных преобразователей в последнее время все более широко применяется искусственная коммутация. Наиболее простым узлом двухступенчатой искусственной коммутации для шестифазного преобразователя с уравнительным реактором является узел, изображенный на рис. 1. В настоящей статье рассматриваются внешние характеристики такого преобразователя.
Принимая за начало отсчета углов момент окончания первой коммутации (выключение очередного вентиля), разобьем один период выпрямленного напряжения на два участка.
1. Участок длительностью когда включен один силовой вентиль. Выпрямленное напряжение в это время равно сумме напряжения работающей фазы анодного трансформатора и напряжения на соответствующей половине уравнительного реактора.
А. А. КУВШИНОВ
(Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭМ)
Рис. I
иах = ит С08(»Г-У1-»Н
(1)
ы с:
2
где 0<Хв„,
иск1—напряжение на коммутирующем конденсаторе в конце первой коммутации [1],
иск2 — напряжение на коммутирующем конденсаторе в начале второй коммутации [1],
ит — амплитуда вторичного напряжения силового трансформатора, Фг — Угол гашения, отсчитываемый влево от точки естественного зажигания вентилей,
— длительность первой коммутации.
7Г
2. Участок длительностью
когда включены два силовых
вентиля. Выпрямленное напряжение в это время, как и в обычном преобразователе, равно полусумме выпрямленных напряжений трехфазных групп
и
й2
/ 3 г/ .
(4
(2)
71
где
Проинтегрировав в соответствующих пределах выражения (1) и (2) и добавив уравнения (15) и (16) из [1] для определения длительностей первой коммутации и включенного состояния одного силового вентиля , получим систему уравнений, описывающих внешнюю характеристику компенсационного преобразователя:
1— БШ гу,
4£0)С^жСО5 О,
VI+ »
1 б. . Т"
tg
'ЬНг-
и
3
■и
¡К, V 2 соз^
вш сит БШ^
У1 + »п 2
У1 + »п
1—
СОБ I
вт
?| + »п
вт
—дг/в,
(3)
где г —
ш]/ 2ЬС
1а — ток нагрузки преобразователя, С — емкость коммутирующего конденсатора, А и ^ — падение напряжения на активных сопротивлениях схемы, Д£7в — падение напряжения в вентилях,
Ь — индуктивность одной фазы трансформатора, приведенная ко вторичной цепи.
Чтобы ориентировочно оценить крутизну внешних характеристик компенсационного преобразователя, определим значения выпрямленного напряжения на границах внешней характеристики, пренебрегая величинами Д£/яИ Д£Ув .
1. Режим работы с минимально возможным током нагрузки.
12 Заказ 6692
177
При уменьшении тока нагрузки преобразователя длительность первой коммутации сокращается, а длительность включенного состояния силового вентиля увеличивается и при достаточно малом значении емкости коммутирующего конденсатора будет приближаться к—
о
Следовательно, выпрямленное напряжение в этом режиме равно Uamax=-~- Um cos —j . (4)
Формула (4) представляет собой известное выражение напряжения холостого хода шестифазного преобразователя с нулевым выводом, работающего при угле управления а = Фг — у\.
2. Режим работы с максимальным током нагрузки, на который рассчитан компенсационный преобразователь.
В этом режиме временем включенного состояния одного силового вентиля можно пренебречь, и тогда
U^n=^Q-Umcos(br-yi), (5)
то есть выпрямленное напряжение в этом режиме равно напряжению холостого хода обычно шестифазного преобразователя с уравнительным реактором с углом управления а = # —у\.
Из сопоставления выражений (4) и (5) для значений выпрямленного напряжения на границах внешней характеристики видно, что с увеличением угла гашения крутизна внешней характеристики увеличивается.
При небольших углах гашения (#Г<С30°) внешняя характеристика компенсационного преобразователя может быть более жесткой по сравнению с внешней характеристикой преобразователя с естественной коммутацией за счет того, что длительность первой коммутации при соответствующем выборе коммутирующей емкости может быть гораздо меньше длительности коммутации в обычном преобразователе.
Приближенное значение выпрямленного напряжения компенсационного преобразователя можно получить из выражения (26) [1], если допустить, что потери в преобразователе отсутствуют, и активная мощность на стороне переменного тока равна мощности нагрузки
Из выражений (4) — (6) видно, что выпрямленное напряжение компенсационного преобразователя с двухступенчатой искусственной коммутацией всегда выше напряжения преобразователя с естественной коммутацией, работающего с углом управления а, равным углу гашения , за счет того, что часть периода преобразователь работает по схеме «треугольник — шестифазная звезда».
и± ш»
V О.д
0,6 $7
0,6 0.5
44 №
\ 1 ¡4=0
—V 1 - 4*0
Кг —• —. __ 50 — 9 1
- — -
— - Г" — ■ — -
| М
- 1 ?5* -$/54
"Л- — — — —.
!
50Ф
60'
75"
Рис. 2
На рис. 2 построены внешние характеристики компенсационного преобразователя для различных углов гашения и двух значений емкостей коммутирующего конденсатора. Здесь же построены внешние характеристики преобразователя с естественной коммутацией (пунктиром) для углов зажигания а, равных углам гашения.
Из сопоставления этих характеристик видно, что как по величине диапазона изменения тока нагрузки, так и по жесткости внешних характеристик предпочтение следует отдать тиристорным преобразователям.
ЛИТЕРАТУРА
I. А. И. Зайцев, А. А. Кувшинов. К расчету шестифазного преобразователя с уравнительным реактором с узлом искусственной коммутации. Доклады к VI научно-технической конференции по вопросам автоматизации производства, т. 1, Томск, 1969.
