Управляемый трехфазный мостовой выпрямитель

Схема трехфазного мостового управляемого выпрямителяприведена на рис. 2.14, а.

Рис. 2.14. Трехфазный мостовой управляемый выпрямитель (а), кривые фазного (б) и выпрямленного (в) напряжений при работе на активную нагрузку

На рис. 2.14, б и в изображены кривые фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора и кривые выпрямленного напряжения схемы для трех значений угла управления α. Следует отметить, что для работы мостовой схемы необходимо подавать на вентили управляющие импульсы длительностью больше 60° или сдвоенные импульсы.

Причина такого требования становится ясной из рассмотрения принципа работы схемы. В случае использования одиночных импульсов с длительностью меньше 60° не обеспечивается пуск выпрямителя, так как не могут включиться одновременно два вентиля в анодной и катодной группах.

Кроме того, как видно из рис. 2.14, б, при углах управления α > 60° при активной нагрузке в кривой выпрямленного напряжения появляются паузы, и, следовательно, необходимо одновременно с подачей управляющего импульса на очередной, вступающий в работу, вентиль подавать повторный управляющий импульс на соответствующий вентиль в противоположном плече или же использовать импульсы с длительностью больше 60°.

Кривая выпрямленного напряжения (рис. 2.14, в)в диапазоне изменения угла управления от 0 до 60° непрерывна. При углах управления α > 60° ток нагрузки становится прерывистым.

Для режима I: U _Нα= U ₀соs α.

Для режима II: U _Нα = U ₀[1 + сos(π/3 + α)](см. рис. 2.14, в).

Предельным углом регулирования является в этом случае угол α _п =120°.

Наибольший интерес представляет режим работы схемы со сглаженным током (L _Н=∞). В этом случае ток нагрузки непрерывен во всём диапазоне управления. На рис. 2.15, а и б показан характер изменения выпрямленного напряжения и токов.

Токи вентилей V 1, V 2, V 3 показаны условно выше нулевой линии, а токи вентилей V 4, V 5, V 6 ниже.

На интервале от t ₁ до t ₂ включен вентиль V 1(см. рис. 2.15 ,а). Потенциал катода вентиля по отношению к нулевой точке изменяется по синусоиде фазного напряжения U _α, причем в начале интервала он положителен, а в конце отрицателен. В момент t ₂включается вентиль V 2и ток переходит на него. В интервале t ₂- t ₃ ток нагрузки проходит через вентиль V З. В момент t ₃вступает в работу вентиль V 3и работает до момента t ₄. Среднее выпрямленное напряжение для всего диапазона управления U _Hα = U ₀cosα. Угол регулирования 90°.

Данная схема выпрямления является наиболее распространенной, так как позволяет обходиться без трансформатора и имеет по сравнению с трехфазной нулевой схемой (см. рис. 2.15, а и б) вдвое большую частоту пульсаций. Недостатками схемы являются большое число управляемых вентилей и сложность системы управления, в частности, из-за необходимости изолировать цепи управления вентилей анодной группы.

На практике находит применение схема выпрямителя с несимметричным управлением (или «полууправляемая» мостовая схема), в которой управление осуществляется только вентилями катодной группы, а в анодную группу установлены неуправляемые вентили.

Среднее значение выпрямленного напряжения схемы с несимметричным управлением

                   (2.8)

Следовательно, диапазон изменения угла регулирования при несимметричном управлении увеличился до 180°.

Рис. 2.15. Кривые фазного (а) и выпрямленного (б) напряжения

Тиристорные преобразователи (ТП) для двигателей постоянного тока (ДПТ) выпускаются многими фирмами во всех странах. Наиболее совершенны ТП фирмы Siemens, которые выпускаются на ток от 15 до 2000 А, комплектно для цепи якоря и возбуждения [9]. Якорный контур выполняют по управляемой схеме. Если требуется реверсивный ТП, то используют двух- мостовые схемы. Питание ТП производится от трёхфазной сети 0,4; 0,6 кВ. Контур возбуждения выполняют по полу управляемой мостовой схеме питаемой от сети 220/380 В.

При управлении и регулировании также играют роль и вспомогательные функции, выполняемые микропроцессорной системой. Ввод заданий, режимов работы может производиться в цифровом и аналоговом виде.

Панель управления содержит: светодиоды состояния и кнопки ввода параметров, кнопки вверх, вниз, светодиоды готов, работа, сбой. Комфортные панели содержат жидкокристаллический дисплей 4*16. Предусмотрено управление через ПК, подключаемый к преобразователю через интерфейс.

Функции регулирования в якорном контуре. Скорость двигателя задаётся через: аналоговый сигнал U = 0-10В или I = 0-20 mА; встроенный потенциометр; последовательный интерфейс; дополнительный модуль. Контроль скорости идёт через: тахометр ТГ с U = 8/250 В. Возможна работа без тахометра, контролем ЭДС ДПТ. Функциональная схема ТП для питания якорной цепи приведена на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Функциональная схема ТП для ДПТ

Функции регулирования в контуре возбуждения. Регулятор ТП сравнивает текущие значения U и ЭДС двигателя и вырабатывает задание для регулирования тока возбуждения.

В схеме ТП приведенной на рис. 2.16 управление напряжением на двигателе осуществляет микроконтроллер МК в соответствии с заданием, программой и сигналами ОС по току, скорости и ЭДС двигателя. Микроконтроллер управляет тиристорным выпрямителем UZ, выполненным по схеме Ларионова; пульсации напряжения фильтруются LC фильтром.