Трехфазный выпрямитель: HTTP 429 — too many requests, слишком много запросов

2.3 Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом (схема Миткевича).

(трехфазный однополупериодный)

Данная схема содержит трехфазный трансформатор T и три диода (вентиля). Нагрузка включается между точкой соединения диодов и нулевым выводом трансформатора.

На рисунке представлены графики зависимостей для токов и напряжений различных точек схемы выпрямления.

На интервале времени [t₁;t₂] фаза “a” имеет наибольший потенциал по сравнению с другими фазами относительно нулевой точки трансформатора, поэтому диод VD1 находится в открытом состоянии и через него протекает ток. На нагрузке напряжение изменяется по закону огибающей фазы “a”.

В момент t₂ происходит перекоммутация с VD1 на VD2, т.к. потенциал фазы “b” становится наибольшим по отношению к нулевой точке. К нагрузке прикладывается фазное напряжение. На интервале времени [t₂; t₃] к первому диоду прикладывается линейное напряжение между фазами “b” и “a” и он находится в закрытом состоянии.

В момент t₃ прикладывается линейное напряжения U_ca, так как происходит переключение вентилей (с VD2 на VD3).

К недостатком этой схемы можно отнести:

• Ток во вторичной цепи трансформатора протекает в течение одной третьей части периода и имеет одностороннее направление, что увеличивает габаритные размеры трансформатора. Для исключения подмагничивания сердечника необходимо делать запас по намагниченности (уменьшать значение B_m), что приводит к дополнительному увеличению габаритов трансформатора. Иногда в сердечник трансформатора вводят воздушный зазор.

• Более низкие качественные показатели (K _п , K₀) по сравнению с двухполупериодной схемой выпрямления.

• Индуктивность рассеяния трансформатора влияет на форму выпрямленного напряжения, что является ограничением по мощности. При этом снижается уровень выпрямленного напряжения и возрастают пульсации.

• С точки зрения монтажа схемы – исключена возможность соединения вторичной цепи треугольником из — за нулевого вывода.

Достоинствами схемы выпрямления являются:

Основные соотношения:

Схема состоит из двух трехфазных однополупериодных схем выпрямления, питающихся от одних и тех же вторичных обмоток трансформатора и работающих на общую нагрузку.

На рисунке представлены графики зависимостей для токов и напряжений в различных точках схемы выпрямления.

На интервале [t₁;t₃] фаза “a” имеет наибольший потенциал по отношению к другим фазам, поэтому диод VD2 работает два такта (т.к. к аноду прикладывается “+”). В момент времени t₃ происходит перекоммутация в катодной группе со второго на четвертый диод, т. к. фаза “b” становится более положительной по отношению к другим фазам.

На интервале [t₂;t₄] фаза “c” имеет более отрицательный потенциал по отношению к другим фазам. Отрицательный потенциал прикладывается к катоду пятого вентиля и он работает два такта.

К недостаткам схемы можно отнести:

Достоинствами схемы выпрямления являются:

• Возможность использования различных способов соединения обмоток трансформатора во вторичной цепи.

• Отсутствие одностороннего намагничивания сердечника трансформатора (ток во вторичной цепи трансформатора – двухполярный).

• Хорошее использование трансформатора (ток во вторичной цепи трансформатора протекает 2/3 периода), что увеличивает КПД устройства.

В связи с вышеперечисленным рядом достоинств данная схема нашла очень широкое распространение.

Основные соотношения:

; ;

; ;

Сравнительная оценка схем выпрямления

Преимущества однофазной мостовой схемы по сравнению с двух­полупериодной со средней точкой: в 2 раза меньшее обратное напряже­ние на вентиле, в 2 раза меньшее напряжение (число витков) вторич­ной обмотки трансформатора, высокий коэффициент использования трансформатора. Недостатки схемы (в том же сравнении): необходи­мость применения четырех вентилей, увеличение действующего значе­ния тока вторичной обмотки в 1,41 раза.

Достоинства трехфазной схемы выпрямления со средней точкой по сравнению с однофазными схемами выпрямления: меньшая величина и более высокая частота пульсаций выпрямленного напряжения, рав­номерная нагрузка на сеть трехфазного тока, более высокий коэффи­циент использования трансформатора. Основной недостаток этой схе­мы — наличие вынужденного намагничивания сердечника трансформа­тора.

Достоинства трехфазной мостовой схемы выпрямления по срав­нению с трехфазной со средней точкой: высокий коэффициент исполь­зования трансформатора, меньшая величина и более высокая частота пульсаций выпрямленного напряжения, отсутствие вынужденного на­магничивания сердечника трансформатора, в 2 раза меньшее обратное напряжение на вентилях. Основной недостаток — большие потери в вентилях.

Задача 1

Начертите схему выпрямителя, указанного для Вашего варианта в

таблице 1, и с помощью временных диаграмм поясните принцип ее

работы.

Рассчитайте выпрямитель по следующим пунктам:

1. Выберите тип кремниевых диодов (таблица 3).

2. Определите действующее значение фазового напряжения и тока во

3. вторичной обмотке трансформатора.

4. Определить коэффициент трансформации трансформатора.

5. Определите частоту f

   1 и коэффициент пульсации Кп_1, основной

гармоники выпрямленного напряжения.

Данные к задаче 1 в 20 вариантах приведены в таблице1

Таблица 1- Задание для вариантов

Исходные Данные	Номер вариантов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Выпрямленное напряжение Uo,В	60	120	60	120	120	60	48	240	120	120
2.Выпрямленный ток Io, А	20	10	12	8	6	10	20	10	20	12
3. Схема выпрямления	Трехфазная однополупериодная (сх. Миткевича)					Трехфазная мостовая (сх. Ларионова)

Продолжение таблицы 1.

Исходные данные	Номер варианта
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1. Выпрямленное напряжение Uo,В	220	48	24	24	48	5	12	5	12	10
2.Выпрямленный ток Io, А	4	5	2	4	2	2	3	4	2	4
3. Схема выпрямления	Однофазная мостовая					Однофазная двухполупериодная с выводом 0 точки трансформатора

Методические указания к решению задачи 1

1. Для выбора типа кремниевых диодов необходимо определить обратное напряжение на диоде U_обр. и среднее значение тока, протекающего через диод I_ср.

Данные для их расчета приведены в таблице 2.

Тип кремниевого диода выбираем из таблицы 3, исходя из рассчитанных значений Uобр. и Iср. Выбранный тип диода должен иметь прямой допустимый ток (среднее значение) Iпр. ср. >Iср и максимальное обратное напряжение (амплитудное значение) Uобр.max> Uобр.

2. данные для расчета действующих значений напряжения U2 и тока I2 вторичной обмотки трансформатора приведены в таблице 2.

3. n= U1/U2 – так рассчитывается коэффициент трансформации.

4. частота пульсаций основной (первой) гармоники f1, Гц, определяется по формуле: f1= m*fc, где m – это число импульсов выпрямленного тока за период, определяемая по формуле: m= k* p, где k – число выпрямленных полупериодов, p – число фаз выпрямленного переменного тока, fc частота питающего тока равна 50Гц. Коэффициент пульсаций основной (первой) гармоники (амплитудное значение первой гармоники, отнесенное к 1В выпрямленного напряжения), в относительных единицах (%), рассчитывается по формуле:

Kn1= 2/m²-1, или Кn1= 200/m²-1, %. Значение К и р для различных схем выпрямления приведены в таблице методических указаний

ТЕСТЫ

Тест 1

Укажите правильный вариант ответа.

Вопрос: какой из данных величин коэффициента пульсации обладает

трехфазная мостовая схема выпрямления (сх. Ларионова)?

Варианты ответов:

1. 1,57.

2. 0,057

3. 0,25

4. 0,67

Тест 2

Укажите правильный вариант ответа.

Вопрос: какой из данных величин частоты пульсации обладает

трехфазная схема выпрямления (сх. Миткевича)?

Варианты ответов:

1. 50Гц.

2. 100Гц.

3. 150Гц.

4. 300Гц.

Тест 3

Укажите правильный вариант или комбинацию вариантов ответа.

Вопрос: Какие из данных преимуществ имеет трехфазная мостовая схема

Ларионова по сравнению с трехфазной схемой Миткевича?

Варианты ответов:

1. В два раза меньше обратное напряжение на вентиле.

2. Лучшее использование трансформатора.

3. отсутствие подмагничивания магнитопровода.

4. Меньшая амплитуда и большая частота пульсаций.

Тест 4

Укажите правильный вариант или комбинацию вариантов ответа.

Вопрос: Какие из данных преимуществ имеет мостовая схема

выпрямления однофазного тока по сравнению с однофазной схемой

выпрямления с выводом средней точки?

Варианты ответов:

1. Выше частота и ниже коэффициент пульсации.

2. нет подмагничивания.

3. лучшее использование трансформатора.

4. меньше величина обратного напряжения на диоде.

Контрольные вопросы

1. По каким параметрам производится выбор диодов в схемах

выпрямления?

2. Какие значения должны иметь параметры при выборе типа диодов

по сравнению с паспортными данными выбранных типов вентилей?

3. Что показывает внешняя характеристика выпрямителя? Какие

параметры можно определить по ней?

4. Назовите виды нагрузок на выпрямитель.

5. Оказывает ли влияние фильтр, включенный между схемой

выпрямления и нагрузкой, на характер нагрузки?

6. Какими выходными параметрами оценивается работа выпрямителя?

Литература

1. Бушуев В.М. Электропитание устройств связи – М.: Радио и связь, 1986. –

240с. С. 55 – 58.

2. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та

мікросхемотехніка: теорія і практикум: Навч. Посіб. /За ред.

А.Г. Соскова. 2-е вид.- К.: Каравела, 2004.-432 с С. 206 – 220.

12

Виенна-выпрямитель — трехфазный корректор коэфф. мощности

Принятые в последнее десятилетие стандарты жестко ограничивают эмиссию в сеть высших гармонических составляющих тока, создаваемую статическими преобразователями. В первую очередь это вызвало замену чрезвычайно распространенных выпрямителей с С-фильтром, обладающих весьма низким коэффициентом мощности, схемами с активными корректорами коэффициента мощности (ККМ). В трехфазных сетевых преобразователях отсутствует эмиссия в сеть гармонических составляющих, кратных трем, поэтому коэффициент мощности выше, чем в однофазных схемах: коэффициент мощности трехфазного шестипульсного выпрямителя с L— или LC-фильтром достигает 0,955, а пятая и седьмая гармоники сетевого тока составляют соответственно 20 и 14%. Однако такой гармонический состав сетевого тока во многих случаях не может считаться удовлетворительным, велики массогабаритные и стоимостные показатели фильтра в цепи постоянного тока. Это обстоятельство стимулирует интерес к трехфазным выпрямителям с активной коррекцией коэффициента мощности. Среди них находит применение устройство на базе трехфазного инвертора напряжения, работающего в обратимом режиме (так называемый активный выпрямитель) [1].

Существует и альтернативное схемное решение трехфазного выпрямителя с активной коррекцией коэффициента мощности — Виенна-выпрямитель [2]. Однако в научной литературе не содержится подробного анализа электромагнитных процессов в этой схеме, и сравнение Виенна-выпрямителя с активным выпрямителем носит лишь предварительный характер. Задачей данной статьи является восполнение этого пробела.

 

Принцип действия

Существует несколько вариантов построения схемы Виенна-выпрямителя, и материал статьи можно распространить на все разновидности устройства, однако представляет интерес решение, приведенное на рис. 1,а [2]. Нулевой провод сети может отсутствовать. Реализация двухпроводящего ключа показана на рис. 1,б.

Рис. 1.

Функционирование Виенна-выпрямителя напоминает работу однофазного корректора коэффициента мощности на базе повышающего регулятора постоянного напряжения. При подключении устройства к сети конденсаторы C 1 = Си C2 = С на стороне постоянного тока заряжаются до напряжения, большего амплитуды фазного напряжения:

,

причем

.

При

,

где  θ = 2πf_сетиt, и замкнутом ключе S1 к дросселю L_A приложено напряжение u_A— u₀ > 0 и ток i_A нарастает. Напряжение между средними точками сети и конденсаторов обозначено u₀. При отключении S1 ток дросселя замыкается через диод V1, и к дросселю приложено u _A — u ₀ — u_C1 < 0, ток дросселя i_A падает. На второй половине периода процессы развиваются аналогично. При u_A < 0 и проводящем ключе S1 к дросселю L_A приложено напряжение u_A— u ₀< 0, и ток в нем спадает.

Чередуя моменты включения и выключения S1 с высокой частотой коммутации f_к =Axf_сети, можно получить требуемую форму сетевого тока i_A. Основная гармоника тока имеет нулевой сдвиг фазы относительно фазного напряжения u_A. Подобным же образом формируются токи фаз i_B и i_C .

Для получения синусоидального синфазного тока сетевого тока необходимо и достаточно, чтобы к дросселям были приложены напряжения, основная гармоника которых равна [3]:

Здесь k_р— коэффициент регулирования, пропорциональный мощности нагрузки. При использовании системы управления, реализующей слежение по сетевому току, зависимости (1) формируются автоматически.

Активная мощность нагрузки при пренебрежении потерями определяется выражением

 — основная гармоника сетевого тока.

Схему на рис. 1а можно заменить схемой замещения на рис. 1в. Формируемые выпрямителем напряжения на стороне постоянного тока обозначены u_вA, u_вB и u_вC. Действующее значение основной гармоники напряжений u_вопределяется с учетом (1):

Расчет коэффициента мощности

Моделирование Виенна-выпрямителя проведено модифицированным спектральным методом [3]. На рис. 2а-в приведены форма сетевых напряжения u_A и тока i_A, напряжения u_вA* = uвА – u ₀, формируемого выпрямителем, а также напряжение u₀. Для наглядности диаграмм частота коммутации выбрана весьма низкой — 1,8 кГц (А = 36).

Рис. 2.

Напряжение u_в*, как видно из диаграммы, формируется по принципу однополярной широт-но-импульсной модуляции (ШИМ). Разложение напряжения u_в* в ряд Фурье приведено на рис. 2г. Спектр при A > 30 содержит обширную область частот (от n = 1 до n = A — 7), свободную от гармоник. Результаты модельного эксперимента позволили установить, что амплитуда высших гармоник Сn с номерами n = A- i, где i = 1,3, 5… практически не зависит от частоты коммутации и коэффициента регулирования k_р. При увеличении коэффициента k_Uвысшие гармонические составляющиеувеличиваются.

Спектрсодержит ряд близко расположенных гармонических составляющих вблизи частоты коммутации, которые при расчетах могут быть заменены одной эквивалентной гармоникой с действующим значением

и частотой A×f_сети. Коэффициент гармоник определяется выражением

В таблице 1 приведены значения k _г в различных режимах.

Таблица. 1

Действующее значение высших гармоник тока i определяется в решающей степени составляющими спектра, расположенными около частоты коммутации:

Действующее значение сетевого тока:

Коэффициент мощности равен коэффициенту искажения тока сети v :

Учитывая, что k _р< 0,1, получим

Величина k _г находится по таблице 1 в зависимости от коэффициента k_U, определяющего напряжение на выходе выпрямителя. Из выражения (3) видно, что для достижения требуемого коэффициента мощности следует варьировать k _рA . Величина k_р, как следует из выражения (2), связана с величиной индуктивностей фазных дросселей L.

 

Параметры полупроводниковых приборов

Для выбора полупроводниковых приборов необходимо определить максимальное напряжение, прикладываемое к ключу, а также действующее, амплитудное и среднее значение тока, протекающего через ключ. Максимальное напряжение на диодах V1– V6 равно максимальной амплитуде линейного напряжения сети f14. Максимальное напряжение на транзисторных ключах S1-S3 определяется максимальным напряжением на конденсаторах фильтра постоянного тока u_C = U_n/2+ΔU_{С макс}, где ΔU_{С макс}— максимальная амплитуда пульсации на конденсаторе C 1 (или C2) при конечной величине емкости конденсаторов. Величина ΔU_{С макс} рассчитывается ниже. При ΔU_{С макс} -> 0 напряжение на ключах S1-S3 такое же, как в однофазном ККМ на базе повышающего регулятора напряжения, и вдвое меньше, чем в схеме активного выпрямителя на базе инвертора напряжения.

Параметры токов определены при спектральном моделировании Виенна-выпрямителя. В процессе моделирования установлено, что при A > 30 параметры токов не зависят от выбора частоты коммутации и коэффициента регулирования k _р, а определяются напряжением на нагрузке (коэффициент k_U). В таблице 1 приведены параметры токов, отнесенные к действующему значению фазного сетевого тока I. Для ключа параметры токов определены только для одной проводящей пары «диод — транзистор», например, для тока, протекающего на периоде сети через ST₊ и SD– (рис. 1б). Из табличных данных видно, что токи диодов при росте k_U уменьшаются, а токи транзиcторов — увеличиваются. Поэтому диоды следует выбирать при минимальном k_U, когда напряжение сети максимально, а выбор транзисторов следует производить при минимальном напряжении сети.

Как и в схеме ККМ на базе повышающего регулятора напряжения, во время коммутации тока с диода на транзистор в течение времени рассасывания заряда в диоде образуется контур, включающий конденсатор C 1 (или С2), диод и транзистор, что приводит к повышению потерь на коммутацию. Выбираемые приборы должны быть рассчитаны на этот режим, а диоды должны иметь минимальное время восстановления запирающих свойств. Можно использовать и схемотехнические способы ограничения ударного тока.

 

Расчет выходного фильтра

В трехфазном преобразователе возможны несимметричные режимы, обусловленные, в первую очередь, асимметрией напряжений сети переменного тока и отклонением индуктивнос-тей фазовых дросселей схемы от номинальных значений. Анализ показал, что асимметрия сети влияет на процессы в преобразователе существенно сильнее, чем асимметрия дросселей [4].

Фильтр на стороне постоянного тока выполняется с выводом нулевой точки последовательного включения конденсаторов С1 и С2. Пренебрежем ответвлением высших гармоник тока в нагрузку, тогда в силу односторонней проводимости ключей неуправляемого выпрямителя в конденсатор С 1 поступает ток i₀₁, который является суммой анодных токов диодов, соединенных катодами, а в конденсатор С2 — ток i₀₂ (сумма анодных токов диодов, соединенных анодами). Каждый из указанных токов в симметричном режиме имеет пульсацию с частотой 3f_сети, в асимметричных же режимах появляются пульсации на первой и второй гармониках сети.

Вторая гармоника тока замыкается через нагрузку и определяет пульсации напряжения на нагрузке в зависимости от выбора конденсатора, емкость которого определяется последовательным соединением С1 и С2. Первая и третья гармоники тока замыкаются через внутренний контур преобразователя, минуя нагрузку. При конечной емкости конденсаторов С1 и С2 эти токи вызывают противофазные пульсации напряжения на конденсаторах C 1 и С2, причем третья гармоника пульсаций присутствует и в симметричной схеме при симметрии напряжений сети и практически не зависит от параметров несимметрии.

Величина пульсации на каждой из гармоник определяется коэффициентом пульсации, равным отношению амплитуды i-й гармоники пульсации тока i₀₁ (или i₀₂) к постоянной оставляющей тока нагрузки:

Поскольку колебания разных частот суммируются, в наихудшем случае суммарная амплитуда пульсации равна сумме амплитуд пульсации всех гармоник. Введем суммарный коэффициент пульсации k_nΣ. Чем выше частота пульсации, тем меньше вызываемое ею напряжение на конденсаторе, поэтому при расчете суммарного коэффициента пульсации введены весовые коэффициенты, причем за базовую частоту пульсации принята вторая гармоника сети:

Коэффициенты пульсации являются вероятностными величинами, которые зависят не только от амплитуд обратной и нулевой последовательностей токов, но и от случайных фазовых соотношений. Нами построена расчетная схема, позволяющая выявлять максимальные значения коэффициентов пульсации. В таблице 2 приведены максимальные коэффициенты пульсации тока i₀₁ (или i₀₂) при предельной асимметрии сети, допускаемой ГОСТ 13109-97 (коэффициенты обратной и нулевой последовательности К_об = 4%, К = 4%), в трех различных режимах задания токов Виенна-выпрямителя:

• режим 1 — величина сетевого тока фазы пропорциональна величине фазного напряжения;
• режим 2 — величины всех сетевых токов одинаковы;
• режим 3 — величина сетевого тока фазы обратно пропорциональна величине фазного напряжения.

Таблица. 2.

Пульсации напряжения в нагрузке определяет только вторая гармоника тока. При заданном коэффициенте пульсации на нагрузке k_п.н. величина конденсатора С определяется по формуле

Здесь R — сопротивление нагрузки выпрямителя. Амплитуда пульсации напряжения на нагрузке равна Δ U_n = k_UU_фk_п.н.

Тогда в симметричном режиме амплитуда пульсации напряжения на конденсаторе C 1 (или C2) частотой 3f_сети равна

Отсюда

В несимметричном режиме

Например, при U_н = 700 В и заданном k _пн < 5% при симметричном режиме ΔU_c = 31,7 В, а при максимальной асимметрии сети и осуществлении режима задания токов 2 ΔU_c = 72,8 В.

Значительные пульсации напряжений на конденсаторах C1 (или C2) не только увеличивают напряжения, прикладываемые к ключам S1-S3, но и могут неблагоприятно воздействовать на работу системы управления, включая функционирование замкнутого контура управления формированием сетевого тока. Для исключения этого необходимо увеличивать емкость конденсаторов фильтра по сравнению с выражением (4). Можно добавить, что даже при игнорировании пульсаций напряжений на конденсаторах при тех же требованиях к пульсациям в нагрузочной цепи суммарная емкость конденсаторов фильтра в Виенна-выпрямителе вдвое больше, чем в аналогичном активном выпрямителе на базе инвертора напряжения [4].

Результаты моделирования показывают, что влияние асимметричных режимов на коэффициент мощности выпрямителя пренебрежимо мало.

Управление Виенна-выпрямителем

На рис. 3 приведены временные диаграммы напряжения выпрямителя u_вАи сетевого тока i_A.

Рис. 3.

Эти диаграммы показывают, что моменты перехода тока с транзистора на диод фазы А выпрямителя однозначно связаны с моментами изменения производной сетевого тока той же фазы. Это означает, что фазный ток можно формировать, воздействуя только на данной фазы. Это свойство отличает Виенна-выпрямитель от активного выпрямителя, выполненного на базе инвертора напряжения, где подобная независимость процессов формирования фазных токов не присутствует. Поэтому устройство управления Виенна-выпрямителем может быть построено по принципу слежения за сетевым током [2]. Это позволяет для построения систем управления Виенна-выпрямителями использовать опыт, накопленный при разработке однофазных ККМ. Однако при построении системы управления Виенна-выпрямителем необходимо учесть ряд важных факторов:

1. Управление фазами выпрямителя должно осуществляться синхронно. Это означает, что каждый из трех каналов системы управления должен быть связан с единым генератором линейно изменяющегося напряжения, который задает частоту коммутации.
2. Важно обеспечить качественную и надежную работу Виенна-выпрямителя в несимметричных режимах. Сетевой ток Виенна-выпрямителя не может содержать нулевую последовательность, которая может присутствовать в сетевом напряжении. Поэтому при формировании системы трехфазных эталонных сигналов, задающих первую гармонику сетевого тока, необходимо тем или иным способом исключить нулевую последовательность в эталонных сигналах. Возложение на следящую систему управления невыполнимой задачи формирования нулевой последовательности может привести к срывам слежения.
3. Формируемые сетевые токи при этом должны иметь минимальный сдвиг фазы относительно напряжения той же фазы, в противном случае будут наблюдаться искажения формы сетевого тока. В симметричном режиме сетевые токи должны быть синфазны фазным напряжениям.

Указанные соображения не позволяют непосредственно использовать для управления Виенна-выпрямителем комплект схем управления, разработанный для однофазных ККМ.

 

Область применения

Результаты сопоставления достоинств и недостатков Виенна-выпрямителя с другими сетевыми преобразователями с активной коррекцией коэффициента мощности представлены в таблице 3.

Меньшее напряжение на ключах Виенна-выпрямителя позволяет использовать МДП-транзисторы и работать с высокой частотой коммутации, при этом уменьшаются номиналы дросселей, улучшаются массогабаритные показатели, упрощается система управления. Однако по мере увеличения мощности преобразователя увеличиваются емкости конденсаторов фильтра и затраты на них. Поэтому область применения Виенна-выпрямителей ограничена мощностью нагрузки порядка 1-5 кВт.

Литература

1. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: учебное пособие. Изд. 3-е. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004.
2. Овчинников Д. А., Костров М. Ю., Лукин А. В., Малышков Г. М. Трехфазный выпрямитель с коррекцией коэффициента мощности // Практическая силовая электроника. 2002. Вып. 6.
3. Чаплыгин Е. Е., Нгуен Хоанг Ан. Спектральное моделирование корректоров коэффициента мощности // Практическая силовая электроника. 2004. Вып. 15.
4. Чаплыгин Е. Е. Несимметричные режимы трехфазного преобразователя с коррекцией коэффициента мощности // Электричество. 2005. № 9.

ac — Мощность трехфазного выпрямителя

спросил 1 год, 4 месяца назад

Изменено 1 год, 4 месяца назад

Просмотрено 196 раз

\$\начало группы\$

Я не понимаю, какой тип напряжения следует использовать для расчета мощности трехфазного выпрямителя. Для такого сигнала: 92)/р

Я думаю, что его следует рассчитывать с помощью Vdc, потому что сигнал близок к сигналу постоянного тока, но я прав?

Верно ли, что мощность должна рассчитываться с помощью Vdc, если сигнал не имеет отрицательной части?

• переменный ток
• выпрямитель
• трехфазный

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Верно ли, что мощность следует рассчитывать с помощью Vdc, если сигнал нет отрицательной стороны?

Как и во всех случаях, мощность представляет собой среднее значение мгновенного напряжения, умноженное на мгновенный ток, будь то постоянный или переменный ток, или волна любой формы или амплитуды.

Это означает, что если ваше выпрямленное напряжение постоянного тока имеет пульсации, ток в резистивной нагрузке также будет иметь пульсации, а это означает, что значение мощности будет изменено этими пульсациями. 2/R\$.

Однако вы не можете точно рассчитать мощность резистора на основе содержания постоянного тока в форме сигнала напряжения, за исключением случаев, когда пульсации малы, т. е. в большинстве случаев ошибка будет приемлемой.

Я думаю, что это должно быть рассчитано с помощью Vdc, потому что сигнал близок к сигналу постоянного тока, но я прав?

Если амплитуда пульсаций мала по сравнению с уровнем постоянного тока, то ошибка будет небольшой.

На случай, если возникнет путаница в отношении того, как выглядит 3-фазное выпрямленное выходное напряжение, вот изображение стандартной формы волны 3-фазного полупериодного выпрямленного напряжения: —

Изображение отсюда, хотя я уменьшил его размер, чтобы удалить ошибочное изображение формы двухполупериодного выпрямленного сигнала.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Двухквадрантный трехфазный выпрямитель 200 HP DC Drive MATLAB & Simulink

Основное содержание

Открытая модель

В этом примере показан привод постоянного тока двухквадрантного трехфазного выпрямителя DC3 во время регулирования крутящего момента.

К. Семаль, Луи-А. Dessaint (Ecole de technologie superieure, Монреаль)

Описание

В этой схеме используется блок DC3 компании Specialized Power Systems. Он моделирует двухквадрантный трехфазный привод выпрямителя для двигателя постоянного тока мощностью 200 л.с.

Двигатель постоянного тока мощностью 200 л.с. отдельно возбуждается от источника постоянного напряжения 310 В постоянного тока. Напряжение якоря обеспечивается трехфазным выпрямителем, управляемым двумя ПИ-регуляторами. Выпрямитель питается от источника напряжения 460 В переменного тока частотой 60 Гц.

Регуляторы контролируют угол открытия тиристоров выпрямителя. Первым регулятором является регулятор скорости, за которым следует регулятор тока. Поскольку мы находимся здесь в режиме регулирования крутящего момента, регулятор скорости отключен и используется только регулятор тока. Регулятор тока управляет током якоря, вычисляя соответствующий угол открытия тиристора. Это генерирует выходное напряжение выпрямителя, необходимое для получения желаемого тока якоря и, следовательно, желаемого электромагнитного момента.

Контроллер тока имеет два входа. Первая — это текущая ссылка (в p.u). Это задание тока вычисляется на основе задания крутящего момента, предоставленного пользователем. Второй вход – это ток якоря, протекающий через машину.

Сглаживающая индуктивность 15 мГн включена последовательно с цепью якоря для уменьшения колебаний тока якоря.

Симуляция

Запустить симуляцию. Вы можете наблюдать напряжение и ток якоря двигателя, угол включения выпрямителя, электромагнитный момент и скорость двигателя на прицеле. Также показаны задания тока и крутящего момента.

Двигатель соединен с линейной нагрузкой, что означает, что механический крутящий момент нагрузки пропорционален скорости.

Начальное задание крутящего момента установлено на 0 Н·м, а ток якоря равен нулю. Электромагнитный крутящий момент не создается, и двигатель остается неподвижным.

При t = 0,05 с задание крутящего момента подскакивает до 800 Н·м. Это приводит к увеличению тока якоря примерно до 305 А. Обратите внимание, что ток якоря довольно точно соответствует заданному значению, с малым временем отклика и небольшим выбросом. Сглаживающая индуктивность 15 мГн удерживает колебания тока на достаточно низком уровне. Обратите также внимание на то, что среднее значение угла открытия остается ниже 90 градусов, преобразователь находится в режиме выпрямления.

Электромагнитный момент, создаваемый протеканием тока якоря, вызывает ускорение двигателя. Скорость возрастает и начинает стабилизироваться около t = 5 с при частоте вращения около 1450 об/мин, при этом сумма моментов нагрузки и вязкого трения начинает уравниваться с электромагнитным моментом.

В момент времени t = 5 с задание крутящего момента устанавливается на 400 Н·м, а ток якоря падает примерно до 155 А. Это вызывает торможение двигателя под действием крутящего момента нагрузки.

При t = 10 с скорость начинает стабилизироваться около 850 об/мин.

Примечания

1) Энергосистема дискретизирована с временным шагом 20 мкс. Система управления (регуляторы) использует временной шаг 100 мкс, чтобы имитировать устройство управления микроконтроллером.

2) Чтобы уменьшить количество точек, хранящихся в памяти прицела, используется коэффициент децимации 20.

3) Упрощенную версию модели с использованием выпрямителя среднего значения можно использовать, выбрав «Среднее» в меню «Уровень детализации модели» графического пользовательского интерфейса. Затем временной шаг можно увеличить до значения шага расчета системы управления. В данном примере это можно сделать, введя в рабочей области «Ts = 100e-6». См. также модель dc3_example_simplified.

У вас есть модифицированная версия этого примера. Хотите открыть этот пример со своими правками?

Вы щелкнули ссылку, соответствующую этой команде MATLAB:

Запустите команду, введя ее в Окно команд MATLAB. Веб-браузеры не поддерживают команды MATLAB.

Выберите веб-сайт, чтобы получить переведенный контент, где он доступен, и ознакомиться с местными событиями и предложениями.