Искусственная коммутация

Рис. 138. Искусственная коммутация.

Угол сдвига относительно линейной ЭДС U_­АВ:

(141)

На рис.138 φ₁ и φ₂ отсчитаны от начала фазной ЭДС е_В.

Уменьшение j приводит к возрастанию c.

Рис. 139. Преобразователь со схемой Рис. 140. Диаграмма напряжений.

Искусственной коммутации.

Устройство схемы (рис139).

L_ДР – зарядный дроссель, С_ав, С_вс, С_ас – коммутирующие емкости.

Принцип действия.

Когда VS1 открыт, С_ав и С_ас заряжаются, I_vs1>0. С_вс – не заряжается, т.к. от разных фаз через него ток протекал бы встречно. Поэтому на VS3 относительно X_a подается напряжение U_Xв+U_Сав=e_a ещё до точки пересечения e_a и e_в и VS3 может быть включен с приходом на него управляющего сигнала.

Достоинства схемы:

─ емкость конденсаторов в 5,5 раз меньше по сравнению со статическими компенсаторами.

Недостаток:

─ малый диапазон изменения U_нα, т.к. угол регулирования α возможно изменить только в интервале 30⁰.

Применение несимметричных преобразователей (с целью увеличения коэффициента мощности)

Однофазные схемы

Построены по следующим вариантам:

Рис. 141. Однофазные несимметричные схемы.

Вентили шунтируют L_Н, тем самым, препятствуя прохождению реактивной составляющей тока (от L_H) через первичную обмотку трансформатора, поэтому j₁ в несимметричных схемах меньше, чем в симметричных.

Возможно применение двух последовательно соединённых преобразователей с несимметричными α₁ и α₂ (α₁ ≠ α₂).

Трёхфазные схемы

Рис. 142. Трёхфазная несимметричная схема.

Рис. 143. Временные диаграммы токов и напряжений.

При симметричном преобразователе (левая часть рис. 11), при углах регулирования и индуктивности нагрузки вентили работают в отрицательную часть полупериода фазной ЭДС, преобразователь потребляет из сети реактивную мощность.

При несимметричном преобразователе (правая часть рис.143) на участке одновременно работают VS1 и VD2, поэтому индуктивность разряжается через цепь работающих вентилей, ток не проходит через первичную обмотку трансформатора, а следовательно не потребляется из сети реактивная мощность.

Коэффициент мощности χ улучшается за счёт уменьшения φ, не смотря на то, что коэффициент несинусоидальности υ меньше, чем у симметричного преобразователя, т.к. в U_нα присутствуют помимо нечётных ещё и чётные гармонические составляющие.

Применение нулевого диода (нулевого вентиля)

Если в однофазную схему с выводом нулевой точки трансформатора (рис 144) включить VD₀, то временные диаграммы изменения первичных токов (i₁ и i'₁), без учёта угла коммутации γ, будут соответствовать рис. 145.

Рис. 144. Однофазная схема с выводом нулевой точки трансформатора и VD0.

Рис. 145. Временные диаграммы токов и напряжений схемы с VD0.

i₁ и i₁' – ток в первичной обмотке трансформатора при наличии и в отсутствии нулевого вентиля. При .

i₁₍₁₎ и i₁₍₁₎' – первая гармоническая составляющая токов i₁ и i₁' соответственно.

– в первичной обмотке трансформатора без VD₀, следовательно, . В схеме с VD₀ на участке работы преобразователя: t = p ¸ p+a, будет работать диод VD₀.

– в первичной обмотке трансформатора при наличии VD₀, следовательно, . Коэффициент мощности, определяющийся как , будет больше, чем при j₂=a.

Лекция № 30