книги / Энергетические характеристики управляемых выпрямителей

нз которой следует, что в зависимости от кратности включениявентилей та или иная часть высших гармоник, изменяясь в про­ цессе регулирования выпрямленного напряжения монотонно, вооб­ ще не достигает максимального (экстремального) значения, по­ скольку для них углы акр получаются отрицательными (т. е. не существующими). Так, при управлении с двукратным включением вентилей («7= 2) амплитуды всех высших гармоник по крайней мере один раз достигают максимального значения, которое вдвое превышает значения соответствующих амплитуд при обычном уп­ равлении (см. рис. 3.10, а). При <7=4 критический угол для 5-й

**

0.2 ОА 0,6 0,8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0,8 1/<

Рис. 3.10. Амплитуды гармоник первичного тока трехфазного мостового выпря­ мителя при управлении с двухкратным (а) и четырехкратным (б) включением вентилей

гармоники получается отрицательным, поэтому наибольшего, ноне экстремального значения эта гармоника достигает при а = 0: (£/<**= 1). Из рис. 3.10,6 видно, что при <7= 4 амплитуда этой гар­ моники монотонно убывает при снижении выпрямленного иапря-. жения. В то же время максимальные амплитуды гармоник более высоких порядков с повышением кратности включения вентилей все более возрастают. Наглядное представление о характере этого роста дает табл. 3.1.

Из табл. 3.1 видно, что существенно возрастают максимальные амплитуды только у гармоник с порядковыми номерами

Отмеченные особенности изменения амплитуд высших гармоник первичного тока имеют место и при управлении с нечетной крат­

дающие этот вывод. Из табл. 3.1 видно, что наиболее существенно при управлении с нечетной кратностью включения вентилей воз­ растают максимальные амплитуды у гармоник с порядковым» номерами

и в несколько меньшей степени — у гармоник с порядковыми но­

В целом такое же влияние оказывает повышение кратности вклю­ чения вентилей и на характер изменения амплитуд гармоник вып­ рямленного напряжения. Коэффициенты Фурье для последних определяются по формулам (2.46) и (3.33), а по формуле (3.11), могут быть сразу рассчитаны и амплитуды гармоник в относитель­ ных единицах. На рис. 3.12 изображены рассчитанные таким об­ разом зависимости U*k^n)m(U*d) для 6-й и 12-й грамоник выпрям­

ленного напряжения при <7=2 и <7= 4, а также при обычном уп­ равлении (пунктирные линии). Из рис. 3.12 видно, что если при управлении с двукратным включением вентилей максимальныезиачеиия амплитуд всех гармоник выпрямленного напряжения ока-^

тоино уменьшается при снижении выпрямленного напряжения,, тогда как 12-я гармоника достигает максимального значения, ко­ торое в 3,83 раза больше, чем при обычном управлении. Порядко­ вые номера гармоник с резко возрастающими максимальными^ амплитудами при четной кратности включения вентилей могут, быть определены по формуле

амплитудами при нечетной кратности включения вентилей опреде­ ляются по формуле

Рис. 3.13. Амплитуды гармоник выпрямленного напряжения трехфазного мосто* вого выпрямителя с двумя нулевыми вентилями приуправлении с одно- (а) я' пятикратным включением вентилей (б)

По результатам проведенного анализа можно сделать следую­ щие выводы:

1. В состав первичного тока и выпрямленного напряжения при управлении с многократным включением вентилей входят только канонические для трехфазной мостовой схемы гармоники, однако^ амплитуды этих гармоник изменяются в процессе регулирования выпрямленного напряжения и могут достигать максимальных зна­ чений, значительно превышающих их значение при обычном (сим­ метричном) управлении.

2. С повышением кратности включения вентилей все большее число гармоник первичного тока и выпрямленного напряжения низших порядков монотонно снижаются при снижении выпрямлен­ ного напряжения, в то время как максимальные амплитуды от­ дельных гармоник высоких порядков существенно при этом воз­ растают.

3.6. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ПРИ УПРАВЛЕНИИ С МНОГОКРАТНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ВЕНТИЛЕЙ И ФИЛЬТРАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ГАРМОНИК ПЕРВИЧНОГО ТОКА

Наиболее просто реализуемое управление с четной кратностью включения вентилей даже при управлении по закону ai = —аг не дает существенного повышения коэффициента мощности (см. рис. 3.9, а), во всяком случае достаточного для большинства про­ мышленных преобразователей. Связано это с увеличением при таком управлении амплитуд высших гармоник первичного тока, •т. е. с увеличением мощности искажения. Так как при управлении до закону сц= —ао реактивная мощность выпрямителя равна нулю,

тока. Сделать это при одиомостовой схеме выпрямления можно только при помощи резонансных фильтров, включаемых иа сто­ роне переменного тока выпрямителя и настроенных на частоту од­ ной или нескольких наиболее мощных гармоник первичного тока.

Полагая, что при подключении резонансных фильтров соответ­ ствующие гармоники полностью исключаются из состава первич­

чение тока основной гармоники всех подключенных фильтров; /* — действующее значение первичного тока выпрямителя, определяе­ мое по формуле (3.19).

Ток основной гармоники резонансных фильтров является ем­ костным и зависит от параметров фильтров, методика определения которых изложена ниже. Если управление вентилями осуществ­ ляется по закону cti=—аг, то этот ток снижает общий коэффи­ циент мощности, однако управление вентилями выпрямителя можно ■осуществлять так, что избыточная реактивная мощность резонанс­ ных фильтров будет полностью компенсироваться реактивной мощ­ ностью, потребляемой выпрямителем. В этом случае ток /ф(1) в

выражении (3.45) может быть принят равным нулю, что же касается закона управления, то, допуская некоторую погрешность лри определении тока /*', его в выражении (3.45) можно не из­ менять. Коэффициент мощности выпрямителя с резонансными ■фильтрами в соответствии с (2.64) рассчитывается по формуле

•лении с двукратным включением вентилей и установке фильтров •5-й и 7-iï гармоник (кривая 1), а также при установке фильтров •5-й, 7-й, 11-й и 13-й гармоник (кривая 2). Из рис. 3.14 видно, что

сочетание управления с многократным включением вентилей с ус­ тановкой резонансных фильтров высших гармоник первичного тока позволяет повысить коэффициент мощности выпрямителя до впол­ не приемлемых для практики значении. Кроме резонансных филь­ тров на стороне переменного тока могут быть также включены и фильтровые конденсаторы небольшой емкости для подавления гармоник высоких порядков. С одной стороны, установка этих конденсаторов позволит еще больше повысить коэффициент мощ­ ности выпрямителя и снизить его отрицательное воздействие на

питающую сеть, с другой стороны,— реализовать управление с более высокой кратностью включения вентилей. Повышение крат­ ности включения вентилей, в свою очередь, способствует снижению размеров и веса резонансных фильтров, поскольку последние должны иметь в этом случае более высокие резонансные частоты.

Очевидно, что при выборе параметров резонансных фильтров, предназначенных для выпрямителей с принудительной коммута­ цией, следует стремиться к максимальному снижению тока их ос­ новной гармоники /ф(1>, поскольку нет необходимости в генери­ ровании фильтрами реактивной мощности. С другой стороны,, чрезмерное снижение тока /ф(п приводит к сужению полосы про­ пускания фильтров, требующему их более точной настройки, и к увеличению установленной мощности конденсаторов, являющих­ ся наиболее дорогостоящим элементом фильтров. Наиболее ра­ циональным в рассматриваемом случае является выбор парамет­ ров фильтров из условия минимума установленной мощности кон­ денсаторов, методика которого описана, например, в [52].

Расчет удобнее вести в относительных единицах. В дополнение к принятым ранее_(§ 2.7) базисному току /б = /<ы, базисному нап­ ряжению U6 =- У Ы/ и базисной мощности Р6 = Р(Ю—Uм JUn при­ ме и также базисное сопротивление

совпадающее с величиной базисной индуктивности Le, и базисную емкость

2/d,

(3.48)

у~Ти

Условием настройки фильтра в резонанс на частоту йф-й гар­

а соответствующая этому току реактивная мощность, отдаваема» фильтром в сеть, равна