Коммутационные характеристики узлов параллельной коммутации

Коммутационные характеристики узлов принудительной коммутации тиристоров.

Время t_п.в. предоставляемое силовому тиристору для восстановления запирающих свойств не является величиной постоянной. При неизменных значениях L_к и С_к время t_п.в. зависит от величины питающего напряжения и тока нагрузки. При работе преобразователя важно, чтобы при изменении U(0) и i_н, связанное с ними изменение t_п.в. не приводило к нарушению соотношения t_п.в.> t_в, где t_в – паспортное время восстановления запирающих свойств тиристора. Если это соотношение не будет выполняться, то тиристор будет постоянно оставаться в открытом состоянии, что нарушит работу преобразователя.

Зависимость t_п.в. от указанных параметров определяет так называемую коммутационную характеристику, используемую для расчета КУ.

При определении коммутационных характеристик узлов параллельной коммутации (рис 3.6) необходимо исходить из зависимости во времени тока коммутирующего конденсатора i_c(t). Для анализа процесса перезаряда конденсатора воспользуемся обобщенной эквивалентной схемой замещения контура перезаряда конденсатора (рисунок 3.10). Эта схема действительна для всех рассмотренных КУ на этапе запирания силового тиристора. В схему замещения входят основные элементы контура коммутации L_к и С_к с начальными значениями тока I_L(0) и напряжения U(0), коммутирующий тиристор и источник напряжения Е_к цепи перезаряда коммутирующего конденсатора, напряжение которого для каждой конкретной схемы определяется отдельно.

В контуре коммутации, рисунок 3.6 а, дополнительный источник напряжения отсутствует, т.е. Е_к=0.

В цепь коммутации, рисунок 3.6 б, входит напряжение источника питания Е, направленное встречно напряжению U(0), поэтому Е_к= -Е.

С целью упрощения расчетов будем считать, что активное сопротивление соединительных проводов, потери в L_к, С_к и в тиристоре VS_к при его отпирании равны нулю. Тогда, из схемы замещения ток:

(3.1)

где - угловая частота контура коммутации;

- характеристическое (волновое) сопротивление контура.

В схемах рисунка 3.6 коммутирующий дроссель не входит в цепь протекания тока нагрузки и перед отпиранием VS_к, I_L (0)=0. С учетом сказанного:

(3.2)

где - амплитуда тока конденсатора в контуре коммутации.

Введем обозначение - характеризующее относительное значение начального напряжения в контуре коммутации. С учетом этого обозначения (3.2) имеет следующий вид:

(3.3)

Длительность действия обратного напряжения на силовом тиристоре t_п.в., или в угловых единицах определяется интервалом, в течение которого i_c>i_н. Поскольку длительность коммутационного интервала относительно мала, и индуктивность в цепи нагрузки обычно велика, ток i_н на коммутационном интервале не успевает заметно измениться и его принимают равным току нагрузки к моменту коммутации и обозначенной I(0).

Время, предоставленное силовому тиристору для восстановления запирающих свойств в угловых единицах, находится из (3.3) как разность (рисунок 3.7):

(3.4)

Обозначим - коэффициент нагрузки преобразователя, после чего (2.4) примет вид:

(3.5)

Это выражение является действительным для схем, рисунок 3.6, причем для схемы а), а для схемы б). Коммутационные характеристики для этих схем, показывающие зависимость угла Θ от коэффициента нагрузки Х при постоянных ε имеют следующий вид (рисунок 3.11). Характеристики выходят из общей точки со значением при Х=0 [I(0)=0] и имеют спадающий характер. Углу соответствует равенство I(0)=I_cm или Х=ε.

Характер зависимости Θ=f(X) можно пояснить диаграммой тока i_c(t), рисунок 3.12. Повышение начального напряжения на конденсаторе приводит к увеличению тока I_cm и следовательно возрастанию угла Θ. При этом коммутационная способность КУ повышается поскольку схема способна обеспечить запирание тиристора при большем токе. Увеличение U(0) увеличивает коэффициент ε и коммутационные характеристики при больших ε располагаются правее.

При одинаковых L_к, С_к, U(0), Е – амплитуда тока I_cm в схеме а) больше чем в схеме б). Это говорит о том, что схема а) при прочих равных условиях обладает более высокой коммутационной способностью.

Дата добавления: 2014-01-05