Шесгинульсные преобразователи. 
Системы электроснабжения электрического транспорта на постоянном токе

На тяговых подстанциях применяю! преобразователи с числом пульсаций в кривой выпрямленного напряжения не менее шести. До недавнего времени широкое распространение имели нулевые шестипульсные схемы выпрямления «две обратные звезды с уравнительным реактором» (рис. 5.34) и трехфазная мостовая. В опытном порядке применялись также выпрямители шестипульсные с каскадной схемой включения вентилей (схема проф. 13.П. Вологдина). Далее кратко рассмотрим эти схемы.

Рис. 5.34. Нулевая шестипульсная схема «две обратные звезды с уравнительным.

реактором".

В нулевую шестипульсную схему с уравнительным реактором (УР), предложенную Кюблером, входят два трехфазных выпрямителя, питающихся от различных трехфазных обмоток трансформатора, каждая из которых соединена в звезду.

Нулевые точки звезд связаны между собой однофазным реактором. Свободные концы вторичных обмоток одной звезды присоединены к нечетной труппе вентилей, а другой — к четной труппе. Наличие уравнительною реактора с большой индуктивностью обеспечивает независимую работу каждого трехфазного выпрямителя.

В результате продолжительность работы вентиля обеспечивается так же, как и в известной трехфазной схеме с нулевым выводом, но частота пульсаций выпрямленного напряжения получается шестикратной по сравнению с частотой питающего напряжения сети. Одно из преимуществ этой схемы состоит в том, что КПД выше, но сравнению с мостовой схемой, так как все работающие вентили включены по отношению к нагрузке параллельно. Однако амплитудные значения обратных напряжений больше, чем в мостовой схеме.

Недостатком схемы является использование в ней трансформатора с двумя вторичными обмотками, а также наличие уравнительного реактора, применение которого увеличивает' потери энергии в схеме, несет за собой лишние затраты и приводит к проблемам обеспечения качественной работы преобразователя при малых нагрузках.

С развитием силовой полупроводниковой техники шестипульсная нулевая схема с УР стала повсеместно вытесняться трехфазной мостовой схемой. Мостовая схема оказалась более совершенной по сравнению со схемой инж. Кюблера. Основные достоинства схемы Ларионова заключаются в упрощении схемы трансформатора, а также небольшом значении обратного напряжения на вентильных плечах.

Выпрямитель, основанный на схеме Ларионова, характеризуется довольно хорошими технико-экономическими показателями: эффективное использование трансформатора, сравнительно малый коэффициент пульсаций, относительно высокий КПД. Схема Ларионова применяется для выпрямителей большой мощности на тяговых подстанциях всех видов электрического транспорта.

Принцип работы мостовой схемы. Трехфазная мостовая схема Ларионова (рис. 5.35) состоит условно из трех прост ых двухфазных мостовых схем: в первую входят вентили VD — VD4, во вторую — вентили VD, VD2, CD5, VD (, и в третью — вентили KD3 — VD (,. Все вентили в схеме Ларионова работают попарно-поочередно, причем в любой заданный момент времени работает нечетный вентиль с наиболее отрицательным потенциалом катода и четный вентиль с наиболее положительным потенциалом анода. Прохождение тока через вентили показано на рис. 5.35. Ток проходит через пару вентилей, разность потенциалов между которыми в определенный момент времени максимальна.

Рис. 5.35. Мостовая шестииульсная схема включения вентилей.

Смена нар вентилей происходит через каждые 2л/6, г. е. через каждые 60 эл. трэд.; смена вент илей — через 2л/3 = 120 эл. град.

ЕЗыпрямленное напряжение определяется соотношением.

где /У₂ф — фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора. Следовательно, при одном и том же выпрямленном напряжении вторичное напряжение U₂ф в два раза меньше, чем в однотактном трехфазном выпрямителе. Расчетная мощность трансформатора.

Обратное напряжение в ехеме Ларионова определяется амплитудой линейного напряжения вторичной обмотки, так как в непроводящую часть периода любой неработающий вентиль присоединен черев работающий к линейным зажимам трансформатора.

Обратное напряжение на вентильном плече:

где U2_Лтах — линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Обобщенная информация о расчетных соотношениях для шестипульсных выпрямителей приведена в табл. 5.7.

Таблица 5.7.

Основные параметры шсстипульсных выпрямителей.

Примечание:

U₂ — действующее значение напряжения фазы вторичной обмотки, выполненной звездой; U_d — среднее значение выпрямленного напряжения; /₂ — действующее значение тока вторичной обмотки; l_d — среднее значение выпрямленного тока; /, — действующее значение тока первичной обмотки трансформатора; п — коэффициент трансформации трансформатора; S| - расчетная мощность первичной обмотки трансформатора; P_d = U_dI_d — мощность постоянных составляющих выпрямленного напряжения и тока; S₂ — расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора; S_t — расчетная мощность трансформатора; t/_o6praax — амплитудное значение ЗДС вторичной обмотки; /_д — среднее значение тока в вентиле; 1_а1 — максимальное значение тока в вентиле; К_п — коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

При выборе схемы выпрямления учитываются приведенные в таблице параметры.

Тенденция построения современных выпрямителей связана с развитием многофазных схем выпрямления и увеличением числа пульсаций до двенадцати и более. В настоящее время разработаны также другие схемы, многие из них на данный момент еще не внедрены, например, схема двенадцатинульсиого выпрямителя последовательною типа с кольцевой вентильной схемой, заменяющей два последовательно включенных вент ильных моста.