4.8.3 Компенсаторы реактивной мощности на основе преобразователей с принудительной коммутацией

Е сли преобразователь не должен потреблять реактивную мощ­ность или должен ее вырабатывать, момент коммутации вен­тилей должен опережать точку естественной коммутации. При этом ток каждого вентиля уже не отстает по фазе от соответ­ствующего напряжения, а будет опережать его (рис. 4.20) так, что в сеть будет отдаваться реактивная мощность. При опережа­ющем угле управления и коммутации тока, например, с вентиля VS_a на вентиль VS_b, напряжение u_a выше u_b, и естественная коммутация невозможна.

Рис. 4.21. Схема трехфазного преобразователя с узлом принудительной коммутации

Поэтому в схему необходимо ввести специальные комму­тирующие устройства, например, как в схеме, показанной на рис. 4.21. Коммутирующее устройство работает следующим образом. При открытом тиристоре VS1 коммутирующий конденсатор С_k заряжается по колебательному закону через тиристор VS_k1 и дроссель L_k до удвоенной амплитуды напряжения u_a полярностью, указанной знаками без скобок. При подаче управляющего импульса с углом опережения  ^' на коммутиру­ющий тиристор VS_k2 последний включается, а VS1 апирается приложенным к нему напряжением u_c. Когда проходящий через C_k ток i_k I_d перезарядит конденсатор, и напряжение на нем окажется меньше мгновенного значения напряжения u_b (при атом полярность напряжения на C_k может соответствовать знакам в скобках), то можно включить тиристор VS2и скоммутировать ток на него.

Чтобы повысить частоту пульсаций постоянного напряжения и облегчить их сглаживание, можно в течение соответствующего периода многократно включать и выключать каждый вентиль.

Описанные преобразователи, генерирующие реактивную мощность, содержат большое число дополнительных тиристоров, требуют сложной системы управления и т.д. Поэтому они могут оказаться неэкономичными, особенно в установках не­большой мощности. Однако, при снижении стоимости и улуч­шения параметров тиристоров и при использовании в системах управления микросхем с высокой степенью интеграции коррек­ция коэффициента мощности за счет устройств с принудитель­ной коммутацией вентилей станет экономически выгодной.

5. Особенности эксплуататции силовых преобразователей.

5.1. Надежность силовых преобразователей. Общие понятия.

Силовая электроника играет столь большую роль во многих отраслях промышленности, что при отказе отдельных элементов или блоков предохранителей потери могут исчисляться многими миллионами рублей за каждый час простоя. При выходе из строя сильноточных электронных устройств на транспорте может возникнуть опасность для пассажиров подвижного состава. Поэтому согласно современной тенденции изготовители должны не только гарантировать соответствие устройств и установок силовой электроники требованиям, связанным с их назначением, но и обеспечить определенную необходимую надежность.

Необходимая надежность обеспечивается снижением вероятности отказов как отдельных силовых полупроводниковых приборов, так и в целом функционирования силовых преобразователей.

К отказам в работе силовых преобразователей приводит возникновение различных аварийных режимов, таких как: пробой изоляции, сбой в системе управления, потеря управляемости вентилем, пробой вентиля.

Для устранения выхода из строя элементов силового преобразователя в случае возникновения аварийного режима предусматриваются различные типы защит от аварийных токов, защитное отключение с помощью систем управления.

Применения систем управления приводит также к снижению вероятности возникновения аварийного режима.

Для своевременной защиты силового преобразователя от перегрузок существуют различные датчики аварийных режимов, методы и средства диагностирования аварийных режимов.

К критерию надежности работы силового преобразователя относится его устойчивость к помехам. Одной из важнейших характеристик силового преобразователя является степень внесения им помех в питающую сеть.

Показателем надежности силового преобразователя и его элементов является их вероятность отказа.