Тема 2.4 Тиристорно-импульсные прерыватели с дополнительным зарядным контуром

Прерыватели с предварительным зарядом коммутирующей емкости. Тиристорные преобразователи с емкостной коммутацией: с предварительным колебательным перезарядом конденсатора.

Литература: [4] с.114-117, с.137-142.

Методические указания

На рисунке 2.6 приведена схема ТИП с последовательным соединением коммутирующих конденсаторов С_к и дросселя L_K.

Для ограничения скорости нарастания тока в главном тиристоре Т1 служит дроссель насыщения ДН. Ограничение скорости нарастания тока в коммутирующем тиристоре Т2 осуществляется коммутирующим дросселем L_K.

После запирания Т1 конденсатор С_к заряжается до напряжения, превышающего напряжение U_n источника питания. Причем это превышение напряжения — дозаряд (∆U с к = U с к- Uп) является функцией тока нагрузки ТЭД.

Процесс дозаряда С_к описывается системой уравнений

(2.3)

Рисунок 2.6- Схема ТИП с последовательным соединением С _к и L _к

В этом уравнении U_сф, L_ф и С_ф нужно заменить на U_{c к}, L_K и С_к. Постоянные интегрирования можно определить при отсчете времени от момента, когда U_{c к} = U _п, тогда при t=0 напряжение U_{c к} = U _п и ток i _ск=I. С учетом начальных условий получим

(2.4)

Процесс дозаряда заканчивается при i_{c к}=0, что соответствует времени

(2.5)

Получим

. (2.6)

Дозаряд С_к в функции тока нагрузки в некоторых пределах может быть полезным. Иногда дозаряд С_к осуществляют от дросселей, предназначенных для других целей, например от дросселей в цепи обратных диодов, ограничивающих амплитуду обратного тока в До (цепь 2, заменяющая цепь 1 на рисунке).

Дозаряд С_к от дросселя насыщения ДН₀ в цепи Д₀. Процесс дозаряда протекает следующим образом: после возрастания напряжения на С_к до U_{c к} = U _п начинается коммутация тока из источника питания в цепь Д₀, но этому препятствует дроссель ДН₀, пропускающий только относительно небольшой ток намагничивания, пока не произойдет его насыщение. На ДН₀ возникает ЭДС.

Для ее компенсации в обмотках ТЭД и дросселе L_д возникает дополнительная ЭДС самоиндукции, суммирующаяся с напряжением источника питания U _п, под действием которой и будет протекать ток из контактной сети, создавая дозаряд С_к.

Основные достоинства и недостатки.

На ЭПС ГЭТ при снижениях напряжения в контактной сети и больших пусковых токах напряжение дозаряда ∆ U_{c к} порядка 100—150 В полезно, например для компенсации снижения напряжения конденсатора С_к из-за передачи электроэнергии в коммутирующий дроссель, которая не участвует в запирании тиристора. Однако следует учитывать, что при этом на всех элементах ТИП напряжение повышается на величину ∆ U_{c к} – это может потребовать повышения класса тиристоров и диодов. Недостатком схем ТИП является то, что ширина минимального импульса увеличивается почти пропорционально снижению пуско­вого тока. При начальном пусковом токе примерно в два раза больше, чем при расчетном режиме, что требует существенного снижения частоты регулирования. Кроме того, к цепи нагрузки прикладывается максимальное мгновенное напряжение, которое желательно снизить.

Вопросы для самоконтроля:

1 Объясните особенности работы тиристорно-импульсного прерывателя.

2 Объясните схему ТИП с последовательным соединением коммутирующих конденсаторов Ск и дросселя L_K.

3 Назовите основные достоинства и недостатки схемы.