5. Компенсационные выпрямители

Радикальным способом повышения коэффициента мощности выпрямительных схем является применение компенсационных выпрямителей, характерной особенно­стью которых является включение в контур коммутации дополнительного источника напряжения. В качестве этого дополнительного источника является коммутирующий конденсатор.

Рассмотрим простейшую трехфазную схему компенсационного выпрямителя (рис. 5.1, а). По сравнению с обычной трехфазной нулевой схемой она содержит трехфазный уравнительный реактор и батарею конденсаторов C_ab, С_bc, С_ac, соединенных в треуголь­ник. При естественной коммутации переход тока нагрузки i_d например, с тиристора VS1 на VS2 происходит в точке К_е, где u_a = u_b (см. рис. 5.1, б). При работе на обмотку возбуждения токи, проходящие через тиристор, имеют прямоугольную форму (см. рис. 5.1, в).

Предположим, что в данный момент открыт тиристор VS1. Через него протекает ток уравнительного реак­тора собственной фазы и токи от других фаз – через конденсаторы С_ab и С_ac (токи в конденсаторе С_bc компенсируют друг друга). В процессе работы тиристора VS1 конденсатор С_ab заряжается и напряжение на его обкладках совпадает с направлением на­пряжения фазы b – u_b, (рис. 5.1, б). В этом случае условием коммутации тока с тири­стора VS1 на VS2 будет следующее равенство:

                                                         (5.1)

Момент, соответствующий соотношению (5.1) (см. рис. 5.1, б, точка К_и), наступит раньше момента, при котором е_а = е_b, т.е. тиристор VS2 включается с опережением к точке есте­ственной коммутации К_e, а не с задержкой, как в ранее рассмотренных схе­мах. Основ­ная гармоника первичного тока опережает на угол φ₁ (рис. 5.1, в) напряже­ние сети. Ре­гулируя величину емкости конденсаторов, можно изменять положение точ

ки К_и  в ту или другую сторону, и, следовательно, регулировать коэффициент мощ­ности установки и выпрямленное напряжение (на 33 % вниз от  номинального). При этом выпрямитель может генерировать в сеть реактивную мощность (емкостная на­грузка) или работать с коэффициентом мощности, равным единице (активная нагрузка).

Форма обратного напряжения на тиристоре показана на рис. 5.1, д для случаев ес­тественной коммутации (u_{обр е}) (штриховая линия) и искусственной (u_{обр и}).

С помощью системы управления можно широко регулировать выпрямленное напряжение, смещая управляющие импульсы относительно точки К_и. Глубокое регули­рование возможно только с отстающим углом α, т.е. с потреблением реактивной мощ­ности.

В настоящее время компенсационные преобразователи для управления электри­ческими машинами не применяются. Это связано с недостаточной разработкой вопро­сов, связанных с их реализацией, а также громоздкостью и сложностью схем.