Шестипульсовая (трехфазная) мостовая схема управляемого выпрямителя

1.

6.7 Шестипульсовая (трехфазная) мостовая схема выпрямления
6.7.1 Схема и ее описание
Рисунок 6.6.1 – Шестипульсовая мостовая схема

2.

Шестипульсовая мостовая схема выпрямления состоит из
трехфазного преобразовательного трансформатора Т и шести
диодов.
V1, V3, V5, у которых объединены катоды образуют катодную
группу и работают не положительных полуволнах напряжения u2, а
общий катод К подключается к +ш.
Диоды V2, V4, V6, у которых объединены аноды, образуют
анодную группу и работают при отрицательных полуволнах
напряжения u2, а общий анод А подключается к –ш.
В любой момент времени работают два диода последовательно,
один из катодной, а другой из анодной группы.

3.

Принятые допущения:
1. Напряжение в питающей сети, а следовательно во
вторичной обмотке преобразовательного трансформатора
синусоидальные
u 2 2U 2 sin ,
(6.7.1)
где t
2. Индуктивное сопротивление питающей и трансформатора равны 0
xC 0, xT 0, xV 0
Поэтому коммутация тока мгновенная и угол коммутации 0
3. Индуктивное сопротивление сглаживающего реактора принимается
xd
Поэтому мгновенное значение тока равно среднему значению
id I d

4.

6.7.2. Временные диаграммы и порядок их построения
а)
б)
в)
г)
д)
Рисунок 6.7.2(а) – Временные диаграммы напряжений ВО u2, выпрямленного напряжения ud,
диодного плеча uv, токов нагрузки id, ВО i2, CO i1 и диодного плеча iv при γ=0.

5.

6.7.3 Работа схемы в момент 1
Работают V1, т.к. ua max
V2, т.к. uc min
Потенциал общего катода uK=ua
общего анода uА =uc
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
ud=uK-uA=ua-uc
За период 0 2 переход тока с одного диода на другой происходит в
точках естественного включения
Таблица 6.7.1 – Последовательность работы тиристоров за полный период от 0 до
2
Период времени,
1”
3”
5”
1”
между точками
2”
4”
6”
Работает диод
катодной группы
Работает диод
анодной группы
V1
V3
V6
V2
uA
ub
ud
uab
V6
ub
uc
uc
uac
V1
V4
ua
uk
V5
ua
ua
ubc
uba
ub
uca
ucb
uab

6.

6.7.4 Распределение тока в фазах сетевой обмотки
В момент 1: по первому закону Кирхгофа для узла электрической цепи
i1A+i1B+i1C=0 (6.7.3)
по второму закону Кирхгофа для магнитной цепи
i1 A 1 i1C 1 I d 2 I d 2 0
(6.7.4)
i1 A 1 i1B 1 I d 2 0
(6.7.5)
Примем число витков первичной и вторичной обмотки равны 1 2 ,
Тогда коэффициен т траесформа ции Т
1
1
2
из (6.6.4) получим i1C 2 I d
из (6.6.5) получим i1B I d
Подставим из (6.7.6) в (6.7.3) получим 3i1A=3Id
i1 A I d
i
0
Тогда с учетом (6.6.6)
1B
i1C I d
(6.7.6)
( 6 .7 .7 )

7.

6.7.5 Основные расчетные соотношения
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
Мгновенное значение
выпрямленного напряжения ud
относительно O’ для любой
«m»пульсовой схемы из рисунка
будет равно
в пределах
, (6.7.8)
m
m
где U d max DСХ 2U 2
ud U d max cos
O’
Рисунок 6.6.3 – Временная диаграмма напряжения ud за период 2π/m.

8.

Среднее значение выпрямленного напряжения
Среднее значение выпрямленного напряжения для “m”
пульсовой схемы находится из условия
2
Ud0
U d max cos d
m
m
(6.7.9)
m
Из (6.9)
U do
m
U d max
U d max
sin
cos d
2
2
m m
m
m
m
(6.7.10)

9.

Среднее значение выпрямленного напряжения
• Определим среднее значение выпрямленного напряжения из
условия при 0 ≤ α ≤ 30º эл
m
2
U d 0
U d max cos d
m
(6.7.11)
m
откуда
U d 0
U d max
sin
2
m
m
U d max
2
m
m
sin m sin m
2 sin π/m * cos α
(6.7.12)

10.

с учетом (6.7.2) и (6.7.3) получим
при =0
Для 6 п.м.
Ud0
U d max sin
U d max
m
sin
m
m
m
D СХ 3 ;
(6.7.13)
m 6 ; U do 2,34 U 2
при 0<α 30° эл.
U d max
U d 0
sin
sin
2
m
m
m
2 sin
cos
m
с учетом ( 6.7.13 )
U d 0 U d 0 cos
(6.7.14)
(6.7.15)

11.

После подстановки пределов из (6.7.10) получим
Ud0
U d max
2
m
sin
sin
m
m
2 sin
Окончательно
Для 6 п.м.:
(6.7.16)
m
U d max sin
D СХ 2 U 2 sin
m
m
Ud0
m
m
(6.7.I*)
DСХ 3, m 6
Среднее значение выпрямленного напряжения, после подстановки значений Dсх и
m в формулу 6.7.I*, равно
Ud0 = 2,34 · U2
(6.7.I)

12.

Расчетные параметры диодного плеча
Мгновенное значение обратного напряжения прикладываемого к V1 от
вторичных (вентильных) обмоток трансформатора равно
(6.7.17)
u V1 u A1 u K1 u a u b u 2 Л
Амплитудное значение обратного напряжения
UV max U2 Л max 3 2U2 6U2
(6.7.II )
или подставив U2 из (6.7.I)
6U d 0
UV max
1,045 U d 0
2,34
Максимальное значение тока диодного плеча
I V max K СХ Id
(6.7.III)
Среднее значение тока диодного плеча
I V 2 K СХ I d V
откуда
I V K СХ I d
Для 6пм схемы
K СХ 1; V
Тогда из (6.7.IV)
IV
Id
3
V
2
2
(6.7.18)
(6.7.IV)
3
(6.7.IV')

13.

Расчетные параметры трансформатора
Действующее значение тока ВО находится из условия равенства нагрева обмотки
током I2 за период 2π и реальным током, протекающим через обмотку
I 22 2 r2 (K СХ I d ) 2 2
2
I
K
I
Из (6.7.19) ток
2
СХ d
2
2
для 6пм схемы
2 V1 V2
2
3
K СХ 1
подставив 2 и Ксх из (6.7.21) в (6.7.20) получим
2
I2
Id
3
(6.7.19)
(6.7.20)
(6.7.21)
(6.7.V)
Расчетная мощность ВО, определяющая общий расход меди на ВО равна
S2 m2 I2 U2
При m2=3, подставив I2 из (6.7.V), U2 из (6.7.I) получаем
S2 1,05 Pd
(6.7.22)
,
где Pd U d 0 I d
(6.7.VI)

14.

Действующее значение тока СО находится из условия равенства нагрева обмотки
током I1 за период 2π и реальным током, протекающим
через обмотку
2
Id
1r1
I 2 r1 K СХ
KT
2
1
откуда
I1 K СХ
Id
KT
для 6пм
1
2
2
K СХ 1, 1
2
3
Тогда из (6.7.24) с учетом (6.7.25) ток
Id 2
I1
KT 3
(6.7.23)
(6.7.24)
(6.7.25)
(6.7.VII)
Расчетная мощность СО, определяющая общий расход меди на СО равна
Id 2 U d0 K T
1,05Pd (6.7.VIII)
KT 3
2,34
Типовая мощность трансформатора
S S
(6.7.IX)
ST 1 2 1,05Pd
2
S1 m1 I1 U1 3

15.

Таблица 6.7.2 – Основные соотношения шестипульсовых схем выпрямления
Схема выпрямления
Обозначение
параметра
две обратные звезды с
уравнительным
реактором
DСХ
0,866
U d 0 1,35U 2
Ud0
шестипульсовая
мостовая
3
U d 0 1,17 U 2
2,34U 2
Uvmax
2,09U d 0
1,045Ud 0
KСХ
0,5
1
Iv
Id/6
Id/3
Ivmax
0,5Id
Id
2 3
Id
I1
1 Id
6
KT
1
2
Id
KT
3
S2
1,48Pd
1,05Pd
S1
1,05Pd
1,05Pd
ST
1,26Pd
1,05Pd
I2
2
Id
3