Некоторые явления, связанные с процессом отпирания тиристоров.

Рассмотрим трехфазную мостовую схему (рис. 5.26, а), работающую в инверторном режиме, с углом . град. Из приведенной на рис. 5.26, б кривой напряжения анод — катод для вентиля 1 видно, что в момент перехода от обратного напряжения к положительному имеет место пик напряжения с крутым фронтом.

Рис. 5.26. Трехфазная мостовая схема (а) и кривая напряжения на тиристоре, работающем в преобразовательной установке с трехфазной мостовой схемой при угле регулирования . град (б)

Рис. 5.27. Эквивалентная схема преобразовательной установки на интервале коммутации тиристоров

На рис. 5.27 представлена схема замещения, позволяющая пояснить возникновение этого пика и оценить его амплитуду.

На схеме рис. 5.28 показаны ЭДС обмоток трансформатора , индуктивности рассеяния обмоток , тиристоры индуктивность и напряжение нагрузки, рекуперирующей энергию в сеть переменного напряжения через инвертор. В конце такта IV (см. рис. 5.26) проводят ток тиристоры . По контуру протекает постоянный ток . К тиристору прикладывается напряжение, действующее в контуре катод , равное 0, и в контуре катод , также равное нулю, поскольку

После отпирания в контуре начинает протекать ток .

Рис. 5.28. Схема замещения для эквивалентной схемы рис. 5.27

Этот ток нарастает со скоростью

При протекании коммутирующего тока на индуктивностях и возникает падение напряжения , равное:

Из рис. 5.27 видно, что напряжение на после отпирания определяется параметрами контура катод , в котором действуют ЭДС, отсюда уровень скачка напряжения

и скорость нарастания напряжения

где — время спада напряжения на .

Или, обходя контур катод анод , получаем

т. е. то же значение.

Поскольку

где — линейное напряжение в трехфазной системе переменного напряжения (эффективное значение), то

Переход к эквивалентной схеме практически выполняемой преобразовательной установки, которая показана на рис. 5.29, позволяет оценить влияние демпфирующих контуров на амплитуду и скорость нарастания напряжения на тиристоре. Нарастание напряжения можно считать мгновенным, поскольку оно определяется временем резкого спадания напряжения анод—катод тиристора , а это время составляет около .

Рассмотрим схему на рис. 5.30, а. На ней показаны источник ступени напряжения , объединенные индуктивности , сопротивления и емкости .

Рис. 5.29. Эквивалентная схема преобразовательной установки, содержащей RС-контуры

От этой схемы возможен переход к одноконтурной схеме замещения рис. 5.30, 6, на основании которой можно выполнить расчеты скорости нарастания напряжения на тиристоре . Здесь показана также — индуктивность монтажных проводов.

После определения

Рис. 5.30. Схемы замещения для рис. 5.29

Рис. 5.31. Кривая напряжения на СПП при угле регулирования .

Используем для расчета значения напряжения и формулу (5.14):

где — на интервале ( — окончание коммутации).

Зависимость от времени напряжения для угла регулирования . град показана на рис. 5.31.

Пример 5.13. а) Пусть требуется рассчитать зависимость напряжения от времени для преобразовательной установки с параметрами примера 5.4. Дано:

Решение.

Максимум напряжения будет при .

Максимум

б) Пусть требуется решить аналогичную задачу для преобразовательной установки примера 5.5. Дано:

Решение. Насыщающиеся реакторы шунтированы сопротивлениями Ом. Поэтому влияния насыщающихся реакторов можно не учитывать, но значение шунтирующего сопротивления необходимо учесть при расчете колебательного процесса.

Сопротивления и конденсаторы в данном случае соединены в треугольник, и коэффициент следует опустить. Тогда

Расчет напряжения проведем согласно формулам апериодического заряда конденсатора:

где

Из эквивалентной схемы рис. 5.32, а и схемы замещения рис. 5.32, б видно, что напряжение определяется напряжением заряда конденсатора С и падением напряжения на сопротивлении . В то же время апериодический процесс заряда конденсатора задается сопротивлением .

Следовательно, по формуле (5.24)

Рис. 5.32. Эквивалентные схемы для расчета влияния скачка напряжения, возникающего при включении тиристора

Откуда

или

Дифференцируя по t, получаем