Мостового випрямляча.

Комутація струмів, обумовлена наявністю індуктивності в ланцюзі живлення, протікає так само, як і в схемах однофазних випрямлячів. Комутаційні спадання напруги позначаються на формі кривої напруги и_н і зменшенні його середнього значення U_H, що для трифазної схеми визначається з рівняння

де U_H — напруга без врахування комутації..

Останнє співвідношення є рівнянням зовнішніх характеристик трифазного керованого випрямляча.

4.1. Енергетичні характеристики керованих випрямлячів

Енергетичні характеристики керованого випрямляча визначаються наступними залежностями:

- залежності середнього, ефективного і максимального струму тиристора від середнього струму навантаження (І _{порівн,} І , І _max = f (І_П));

- залежності повної й активної потужності по першої, гармоніці, споживаної КВ з мережі від середньої потужності в навантаженні (S(l),P(l)= f (P_H));

- залежності втрат у тиристорі від середньої потужності в навантаженні P = f (P_H).

Керований випрямляч негативно впливає на живильну мережу змінного струму. По-перше, він споживає з мережі несинусоїдальний струм. По-друге, він зрушує фазу споживаного струму щодо живлячої напруги. Несинусоїдальність струму може бути охарактеризована коефіцієнтом гармонік (THD- Total Harmonic Distorsion)

THD=

де I(1)…I(n)–ефективні значення струму першої й т.д. гармонік,

- ефективний струм всіх вищих гармонік.

Фазове зміщення залежить від кута керування керованим випрямлячем і несинусоїдальності струму споживання. Тому коефіцієнт потужності КВ визначається в такий спосіб. Першу гармоніку струму можна розкласти на активну І_1а(1) і реактивну І_1р(1) складову. Якщо прийняти, що напруга мережі синусоїдальна, тоді окремі складові потужності для трифазних схем визначаються наступними виразами:

- повна потужність, споживана з мережі S₁ =3U₁I₁;

- повна потужність по першій гармоніці S₁(1) = 3 U₁I₁(1);

- активна потужність по першій гармоніці

P₁(l) = 3 U₁I_1a (1) = 3 U₁I₁(1)cos ;

• реактивна потужність по першій гармоніці

Q₁ (1) =3 U₁I_1р(1) = 3 U₁I₁(1)sin ;

- потужність перекручувань D = 3U₁I .

Всі перераховані характеристики є функцією середнього струму навантаження КВ, що у загальному випадку визначається виразом

5. Опис віртуальної лабораторної установки

Віртуальна лабораторна установка для досліджень показана на мал. 4. Файл для запуску з ім'ям - UWyp_most_3f.

Вона містить:

• джерело трифазної синусоїдальної напруги (Inductive source with neutral);

• активно-індуктивне навантаження із противо ЕРС. (R, L), (Е);

Рис. 4. Модель трифазного керованого випрямляча

• зворотний діод (Diode);

• вимірники миттєвих струмів у джерелі живлення (I1) і навантаження (I Load);

• вимірник миттєвої напруги на навантаженні (U Load);

• блок для виміру гармонійних складових токів живлення (Fourier I1) і струму тиристора (Fourier T0);

• блок для виміру гармонійних складових струму навантаження (Fourier I0) і аналогічний блок для виміру гармонійних складових напруги на навантаженні (Fourier U0);

• блок для виміру діючого струму в тиристорі (RMS T);

• блок для спостереження (виміру) миттєвих значень струму в ланцюзі живлення, струму навантаження й напруги на навантаженні (Scope);

• блок для спостереження (виміру) миттєвих значень величин, які обрані в поле Measurement відповідних блоків Multimeter;

• блок для виміру амплітудного значення струму і його фаз у ланцюзі живлення (Display1);

• блок для виміру середніх значень струму й напруги на навантаженні (Display);

• блок для виміру середнього й діючого значення струму тиристора (Display2)

• блок Те Workspace, призначений для передачі досліджуваного сигналу в робочий простір MatLab з наступною обробкою пакетом розширення

Рис. 5. Вікно настроювання керованого випрямляча

Signal Processing Toolbox для дослідження гармонійного спектра струму споживання;

• трифазний тиристорний міст (Universal Bridge);

• бібліотечний блок керування трифазним випрямлячем

(Synchronized 6-Pulse Generator).

Реалізація силового блоку трифазного мостового керованого випрямляча здійснюється з використанням віртуального блоку Universal Bridge з бібліотеки Powerlib. У вікні настроювання блоку в першому полі Number of bridge arms з меню, що випливає, необхідно вибрати цифру 3.

Вікно настроювання параметрів тиристорного моста - керованого випрямляча наведене на мал. 5.

У полях настроювання задані:

• кількість гілок моста (3) (Number of bridge arms);

• конфігурація вхідних і вихідних портів (Port configuration);

• параметри ланцюгів, що демпфірують (Snubber resistance, Snubber capacitance);

• тип напівпровідникових приладів в універсальному мосту (Power Electronic device);

• динамічний опір діодів у відкритому стані в омах (Ron, Ohms);

• індуктивність діода у відкритому стані в генрі (Lon, H);

• гранична напруга на діоді у відкритому стані у вольтах

(Forward voltage, V).

У поле Measurement вибираються величини, які виміряються блоком Multimetr.