Двенадцатипульсовые схемы выпрямления

1.

6.4 Двенадцатипульсовые схемы выпрямления
6.4.1 Типы двенадцатипульсовых схем и их описание
1. 12п. последовательного типа
2. 12п. параллельного типа
12посл (рис.6.4.1)
12п пар (рис.6.4.2)
6.4.2 Условия получения 12 пульсового режима выпрямления
Для получения 12-пульсового режима выпрямления необходимо
выполнить 2 условия:
1. Угол сдвига между одноименными линейными напряжениями
ВО “У” и ВО “Д” должен составлять 30° эл;
2. Выпрямленные напряжения Ud1, Ud2 выпрямительных мостов
UD1 и UD2 должны быть равны.
Первое условие достигается тем, что вентильные обмотки
трансформатора соединены в “У” и “Д”, векторные диаграммы
которых приведены соответственно на рисунке 6.4.3.

2.

3.

СО
Рисунок 6.4.1 – Схема 12П выпрямителя последовательного типа

4.

A
L1
L2
L3
B
C
A
СО
U1
A
B
I1
C
i1C
V
i1A
i1B
T
ВО2
ВО1
i2y
U 2У V
by
ay
i2y
cy
A
UD1
К1
Id
2
ia Д
I 2У
V4
Id
V3 i v
2
V6
А1
V5
V2
Id 01
2 Id
IV
2 Id
3 2
bД
aД
V10
V1
A
A I 2Д
U2 Д V
iv
V
0
02
-Ш
2
Ud V
V11
iv
Id
A
UV
iv
V9 К2
V8
Id
2
1 I
i bД i сД d
3 2
V7
А2 V12
УР
cД
Id
2
UD2
Id
2
xd
+Ш
Rd
ЕЭ Id
Д
+
Рисунок 6.4.2 – Схема 12П выпрямителя параллельного типа

5.

6.4.3 Отличительные особенности схем
а) 12п. посл.
б) 12п. пар.
1. По включению UD1 и UD2
U d U d1 U d 2 ,
Ud
U d1 U d 2
,
2
I d1 I d 2 I d
U d1 U d 2 U d
(6.4.4)
I d1 I d 2
(6.4.5)
Id
2
Рисунок 6.4.3 - Схемы замещения 12-пульсовых выпрямителей
последовательного (а) и параллельного (б) типов

6.

а)
б)
Рисунок 6.4.4 - Векторные диаграммы напряжений ВО «У» (а) и ВО
«Д» (б).
Чтобы Ud1=Ud2 необходимо U
(6.4.1)
U ,
2 ЛУ
2 ЛД
U 2 ЛУ 3U 2фу ,
а в «Д» U 2 ЛД U 2 фД .
Но в «У»
(6.4.2)
Подставив из (6.4.2) в (6.4.1), найдем связь действующего значения
напряжения и числа витков ВО “У” и “Д”
U 2 ЛД 3U 2фу ,
(6.4.3)
2 Д 3 2 У

7.

=4,68U2У
(2,34U2У)

8.

е)
i 2ау
0
ж)
i 2аД
I 2У
1
2 Id
Id
3 2
I
Id d V1
2
2
V4
2 Id
Id
3 2
1 Id
Id
3 2
2 Id
Id
3
2
I 2Д
0
`
2
з)
i1А
I
I 1 1,57 d
kT
Id
2
k
T
I1 1,57 Id / K T
0
и)
1 Id Id
3 k T 2k T
iv
I
I
I V max I d d
2
uv
0
2 I d I d 1 1 I d I d
1
k 2k
3
T T
3 k T 2k T
V1
2
Id Id
3 6
2?
V
2
3
u aвy
u acy
U vm
I d / 2K T

9.

Рисунок 6.4.5 - Временные диаграммы напряжений u2Д и тока i2Д
ВО”Д”, выпрямленного напряжения ud2 и тока id2 выпрямительного
моста UD2, напряжений u2y и тока i2у, ВО”У”, выпрямленного
напряжения ud1 и тока id1 выпрямительного моста UD1,
результирующего выпрямленного напряжения ud, тока i1
первичной обмотки, тока iv и обратного напряжения uv диодного
плеча (12П посл и 12П пар схемы) при γ=0.
* Примечание
Параметры, указанные на диаграммах в скобках относятся к
двеннадцатипульсовой параллельной схеме (12п пар)

10.

6.4.5 Теория работы схемы
Примем, что напряжение в питающей сети, а следовательно во
вторичных обмотках синусоидальное
u 2 2U 2 sin
(6.4.6)
Построим временные диаграммы u 2 У , u 2 Д с учетом сдвига их на
30° эл.
Рассмотрим работу схемы в момент Θ1
В UD1 работает V1, т.к.
u ау max
и V2, т.к.
u су min
Потенциал К1 принимает значение
u K1 u ау
u А1 u су
Потенциал А1 принимает значение
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
u d1 u K1 u A1 u ау u су
(6.4.7)

11.

Аналогично в UD2 работает V7, т.к.
u аД max
V8, т.к.
u сД min
Потенциал К2 принимает значение
u K 2 u аД
Потенциал А2 принимает значение
u А 2 u сД
Мгновенное значение выпрямленного напряжения
u d 2 u K 2 u A 2 u аД u сД
(6.4.8)

12.

Таблица 6.4.1 - Последовательность работы диодов UD1 и
мгновенное значение ud за полный период от 0 до 2π

13.

Таблица 6.4.2 - Последовательность работы диодов UD2 и
мгновенные значения выпрямленного напряжения за полный период
от 0 до 2π
Примечание: в схеме параллельного типа вместо Id (подставлять Id/2)

14.

6.4.6 Особенности распределения тока в фазах ВО2
В ВО2 соединенной в Д в любой момент Θ1 ток проводят все
фазы аД ,bД, сД.
Ток распределяется обратно пропорционально сопротивлению
цепи тока.
2
В момент времени Θ1, когда работают V7 и V8, токи i aд Id и
3
1
i bд i cд I d .
3
Таким образом, ток в фазе начало и конец которой подключен к
работающим диодам, равен 2 I , а в остальных фазах 1 .
Id
d
3
3
Примечание: В 12П пар. схеме вместо Id подставлять
I
2
d

15.

Распределение тока в фазах СО
Мгновенное значение токов в фазах СО формируется током ВО «У»
и ВО «Д» и равен
i 2У
i 2Д
(6.4.9)
i1
,
к ТУ к ТД
где КТУ – коэффициент трансформации обмотки звезда «У»
к ТУ
U1
,
U 2У
(6.4.10)
КТД – коэффициент трансформации обмотки треугольник «Д»
к ТД
С учетом (6.4.10)
U1
U1
к ТУ
U2Д
3U 2 У
3
i1 i 2 У i 2 Д
1
3
к ТУ
(6.4.10)
(6.4.11)
По данным таблиц 1 и 2 с учетом (6.4.11) построим диаграммы id, i2У, i2Д, i1.

16.

6.4.7 Основные расчетные соотношения
Среднее значение выпрямленного напряжения
По аналогии с разделом 6.4.3 с учетом соотношений (6.4.4) и
(6.4.5) рассмотрим основные расчетные соотношения и их вывод.
Из 6.4.2 для 6 п м известно
( 6)
Ud0
2,34 U 2 y
Тогда
для схемы 12п посл
для схемы 12п пар
U d 0 U d 01 U d 02
Ud0
2U
U
(6)
d0
4,68U 2 y
(6.4.I)
(6)
d0
U d 01 U d 02
2
2,34U 2 y
(6.4.I')

17.

Расчетные параметры диодного плеча
для схемы 12п посл
для схемы 12п пар
Амплитуда обратного напряжения
U v max U 2 Ë max 3 2U 2 y
U v max 6U 2 y
(6.4.II)'
(6.4.II)
6U 2 y
с учетом (6.4.I)
с учетом (6.4.I')
U v max
6U d 0
0,529U d 0 (6.4.II)
4,68
U v max
6U d 0
1,045U d 0 (6.4.II)'
2,34
Максимальное значение тока диодного плеча
I v max I d
(6.4.III)
I v max
Id
2
(6.4.III)'
Среднее значение тока диодного плеча
Id
Iv
3
(6.4.IV)
1 Id Id
Iv
3 2
6
(6.4.IV)'

18.

Расчетные параметры обмоток трансформатора
Действующее значение тока ВО1 “У”
12п посл
12п пар
1 2 2π
2
2 Id
(6.4.V)
I2 y
I d 2
Id
I 2y
(6.4.V) '
2π
3
3
3 2
Аналогично из временной диаграммы i2Д действующее значение
тока ВО2 “Д” равно:
I2 Ä
2
Id
3
1
2
1 2 2 2 2 2 1 2 2
I d
Id
Id
2
3
6
3
6
3
6
2 Id
I2 Ä
3 2
(6.4.VI)'
(6.4.VI)
Из диаграммы i1 действующее значение тока I1 СО равно:
2
2
2
1 Id 1 Id 1 Id 2
I1
2 2 1 2 1 2
2 к Т 3 6 к Т
3 6 кТ
3 3
I
(6.4.VII)
1,577 d
кТ
Id
I1 1,577
2 KT
(6.4.VII) '

19.

Расчетная мощность вентильных обмоток
Расчетная мощность всех фаз ВО1 «У» и ВО «Д» равна
12п посл
12п пар
S2 S2 y S2Д 2 S2 y 2 m 2 y U 2 y I 2 y
После подстановки значений U2 из формул (6.4.1) и (6.4.1‘) и I2У из
(6.4.5) и (6.4.5‘) и I2Д из (6.4.6) и (6.4.6‘) получим
U d0
2
U d0
2
S
2 2 3
I d / 2 1,047Pd
S2 2 3
I d 1,047Pd
2,34 3
4,68 3
(6.4.VIII)
(6.4.VIII’)'

20.

Расчетная мощность СО
Расчетная мощность всех фаз СО равна
1,57I d K T U d 0
S1 m1 I1 U1 3
KT
4,68
1,012Pd
S1 m1 I1 U1 3
1,57I d K T U d 0
2K T
2,34
1,012Pd
(6.4.IX) '
(6.4.IX)
Мощность УР
SУР 0
(6.4.X)
SУР 0,02Pd
(6.4.X) '
Полная типовая мощность трансформатора с учетом
уравнительного реактора
S1 S2
SТ
1,029Pd
2
(6.4.XI)
SТ (1,029 0,02)Pd
(6.4.XI) '

21.

Таблица 6.4.3 - Основные расчетные соотношения.