Коммутация вентильных токов в неуправляемых выпрямителях.

2.Выше были рассмотрены принципы и схемы выпрямления, а также диаграммы выпрямленного напряжения с учетом мгновенной коммутации вентильных токов и допущении, что х_а = 0.

Мгновенная коммутация вентильных токов, т.е. переход тока из обмотки фазы, прекращающей работу в обмотку фазы, вступающей в работу, может иметь место лишь при отсутствии индуктивности в цепях вентильных обмоток преобразователя.

В реальных условиях процесс коммутации не может быть мгновенным вследствие индуктивности фаз трансформатора и питающей его сети, т.е. при х_а ≠ 0 ток в фазе, прекращающей работу не может упасть мгновенно до нуля, а в фазу, вступающей в работу, мгновенно возрасти с нуля до I_d. Этот процесс протекает при каждой коммутации в вентилях одной коммутационной группы (катодной или анодной) через 2π/m₂ в течении некоторого времени t, называемого продолжительностью коммутации, которому соответствует угол коммутации γ = ωt. Число коммутаций за период в каждой группе зависит от схемы выпрямления и соответствует числу входящих в них вентилей, т.е. m₂=q.

В период коммутации вентильных токов в фазах вентилей одной коммутационной группы мгновенное значение выпрямленного тока i_d равно

i_d = i_aI + i_aII,

где i_aI - ток в вентиле, прекращающем работу (спадающий),

i_aII – ток в вентиле, вступающем в работу (возрастающий).

Для периода коммутации тока в двух вентилях и фазах одно коммутационной группы справедливо уравнение, вытекающее из схемы замещения (рис.1)

e_I - x_a = e_II - x_a = U_dγ, (9)

где x_a = х + х₂,

х - индуктивное сопротивление сетевой обмотки и питающей сети, приходящееся на фазу;

х₂ – индуктивное сопротивление вентильной обмотки;

U_dγ – мгновенное выпрямленное напряжение, создаваемое параллельно работающими коммутирующими фазами.

Из рис.1 (б): Е_2лm = 2 E_2msin

Решая уравнение (9) относительно получим:

( i_aII – i_aI) = (10)

Как видно из схемы замещения в период коммутации токов в вентилях одной коммутационной группы возникают 3 контура токов. Два из них I и II образуют две фазы с приемником и III межфазный.

Ток i_к в III контуре, называемый внутренним или коммутационным, имеет направление (при общем катоде) от вывода очередной фазы e_II к выводу фазы e_I.

Согласно принципу наложения (и выражения i_aII – i_aI = I_d) токи в период коммутации равны соответственно i_aI = I_d - i_к; i_aII = i_к (11)

Поэтому (12)

Мгновенное значение е_II – e_I согласно векторной диаграмме (рис.1 (б)) при m₂=q.

е_II – e_I = 2 E_2msin , (13)

где - угол, отсчитанный от начала коммутации.

После подстановки (12) и (13) в (10) находим:

2 E_2msin = х_а , откуда

i_к = (14)

Постоянный интеграл определяем из начальных условий в момент начала коммутации =0, i_к = 0

С = .

Подставляя в (11) имеем: i_к = (15)

Подставляя в выражение (15) = γ, i_к= I_d получим ток для момента окончания коммутации

I_d = (16)

Следовательно, продолжительность коммутации у неуправляемых выпрямителей, определяемая углом γ, находится из выражения

cos γ = 1- (17)

Таким образом, продолжительность коммутации вентильных токов вырастает с увеличением выпрямленного тока I_d и индуктивности х_а и уменьшается с увеличением Е₂ и q.

Мгновенное значение потерь напряжения в период коммутации

ΔU_x = е_II – (е_I + e_II) = или ΔU_x = E₂sin (18)