AGH, Wydział EAIiE			Nazwisko i Imię: Anna Kordas
Laboratorium Energoelektroniki			Semestr: V
Rok szkolny: 2002/2003	Rok studiów: III		Grupa: V
Kierunek: Elektrotechnika
Temat ćwiczenia: Oddziaływanie 3-fazowego prostownika tyrystorowego na sieć zasilającą..
Data wykonania: 10.10.2002r.		Data zaliczenia sprawozdania:

Tyrystor

Tyrystor jest elementem półprzewodnikowym sterowanym, który w zależności od polaryzacji układu anoda - katoda oraz napięcia sterującego bramki może znajdować się w jednym z trzech stanów pracy: zaworowym, blokowania i przewodzenia.

Stan zaworowy występuje przy ujemnej polaryzacji anody względem katody. Stan blokowania jest stanem pracy tyrystora przy dodatniej polaryzacji anody względem katody, jeżeli do bramki nie został doprowadzony impuls prądu lub nie zaistniały inne przyczyny mogące spowodować przejście tyrystora w stan przewodzenia.

Stan przewodzenia występuje wówczas gdy po doprowadzenie impulsu bramkowego przy dodatniej polaryzacji anody względem katody w układzie tym następuje swobodny przepływ prądu. Po przejściu ze stanu blokowania do stanu przewodzenia prąd bramki może zostać zmniejszony do zera, a mimo to między anodą a katodą będzie przepływał prąd przewodzenia I_T , którego wartość zależy od parametrów obwodu zewnętrznego. Na przewodzącym tyrystorze występuje niewielki spadek napięcia tzw. napięcie przewodzenia U_T.

Prostownik trójfazowy mostkowy.

Prostownik sześciopulsowy można traktować jako połączenie szeregowe dwóch prostowników trójpulsowych, utworzonych przez tyrystory o połączonych katodach (grupa katodowa T1,T3,T5) i o połączonych anodach (grupa anodowa - T4,T6,T2).

Działanie prostownika sześciopuslowego polega na załączaniu odpowiednich par tyrystorów, które przewodzą prąd przy określonym kącie napięcia zasilającego. Efektem tego jest uzyskanie sześciu fragmentów sinusoidy które w efekcie dają wyprostowane napięcie trójfazowe.

Aby zapewnić prawidłową pracę układu należy w taki sposób podawać impulsy sterujące na bramki tyrystorów, aby kolejno załączane były pary tyrystorów zapewniające prawidłową pracę układu. Jednocześnie mogą być załączone jedynie tyrystory z różnych grup i różnych faz

Każdy z współpracujących elementów przewodzi przez 120⁰ el. współpracując z jednym z tyrystorów grupy przeciwnej przez 60⁰ el. i z drugim z tej grupy przez drugie 60⁰ el.( np.0-60⁰ pracuje 1 i 2 , 60-120⁰ pracuje 1 i 6 ).

Aby utrzymać tyrystor w stanie przewodzenia przez 120⁰ nie jest konieczny ciągły impuls bramkowy. Może być on krótki, ale w początku przewodzenia tyrystora musi odpowiadać odpowiednim parametrom( z obszaru pewnego załączania).Po podaniu takiego impulsu na bramkę tyrystor utrzyma się w stanie przewodzenia pod warunkiem, że prąd przez niego płynący nie spadnie poniżej pewnej wartości zwanej prądem podtrzymania.

W pewnych warunkach np. rozruch silnika, przez pierwszych kilka taktów prąd spada poniżej wartości prądu podtrzymania. Zachodzi następująca sytuacja:załączamy w chwili t=0 tyrystor 1 prąd w nim narasta ale przed upływem 60⁰ zanika do zera. Tyrystor 1 wraca do stanu blokowania . W chwili odpowiadającej 60⁰ włączamy tyrystor 6 lecz 1 jest wyłączony, nie ma drogi dla przepływu prądu i mostek przestaje pracować. Wynika z tego, że przy takim charakterze pracy ( praca z prądem przerywanym) do zapewnienia prawidłowego działania układu niezbędne jest pobudzenie dodatkowym impulsem tyrystora 1 w momencie, gdy wysterowujemy następny zawór(np. w chwili załączenia 6 jednocześnie tyrystor 1 dostaje dodatkowy impuls).

Odpowiednie przyporządkowanie poszczególnych impulsów podawanych ze sterownika na bramki tyrystorów nazywamy fazowaniem.

Negatywne oddziaływanie prostownika na trójfazowe źródła:

1. Zmienne obciążenie bierne pochodzące od podstawowej harmonicznej prądu

Powoduje ono najbardziej odczuwalne skutki.

Zmienne obciążenie bierne powoduje powstawanie zmiennych, w czasie, spadków i wahań napięcia, gdyż w sieciach o charakterze reaktancyjnym (indukcyjnym) spadki napięcia wywołuje głównie składowa bierna podstawowej harmonicznej prądu.

Obciążenie czynne powoduje nieznaczne zmniejszenie wartości napięcia i zmianę jego fazy, a obciążenie bierne powoduje obniżenie napięcia na obciążeniu bez zmiany jego fazy.

Zmienne, w czasie, duże obciążenia bierne wnoszone przez prostowniki tyrystorowe może wywoływać spadki napięcia i jego wahania w niedopuszczalnym zakresie. Jest to szczególnie ważne w sieciach o małej mocy zwarcia (dużej reaktancji).Ponadto energia bierna podlega taryfowemu rozliczeniu z dostawcą energii. Nadmierne obciążenie bierne zwiększa koszty eksploatacji urządzeń elektrycznych.

Aby zmniejszyć obciążenie bierne pochodzące od podstawowej harmonicznej prądu, poszukuje się takich układów prostowników, które wywołują mniejsze obciążenie bierne.

2. generowanie wyższych harmonicznych prądu źródła

Wartość prądu harmonicznej h prądu źródła:

dla

h=1
6n

gdzie n=0;1;2;3.....

Wynika stąd, że proces komutacji zmniejsza udział poszczególnych wyższych

harmonicznych w prądzie źródła. W prądzie źródła występują harmoniczne nieparzyste nie będące wielokrotnością liczby 3. Kolejne wyższe harmoniczne prądów źródła to: -5, +7, -11, +13, -17, +19, itd. Poszczególne wyższe harmoniczne są składowymi symetrycznymi kolejności zgodnej (+) lub przeciwnej (-).

Podstawowa harmoniczna prądu fazy źródła ma wartość (bez uwzględniania komutacji):

Rys.1 Amplitudy poszczególnych harmonicznych prądu

3. komutacyjne załamania napięcia

Komutacja to zespół zjawisk związanych z przejmowaniem prądu obciążenia przez kolejną gałąź układu prostownika. Podczas komutacji przewodzą jednocześnie dwa tyrystory co powoduje zwarcie międzyfazowe, a to z kolei powoduje powstanie komutacyjnego załamania napięcia.

Komutacyjne załamania napięcia mogą mieć znaczący udział w odkształceniu krzywej napięcia. Komutacja zmniejsza wartość napięcia wyjściowego w zakresie pracy prostownikowej, wpływa również na wartość mocy biernej, zwiększając ją.

Aby zmniejszyć komutacyjne załamania napięcia, należy zmniejszyć reaktancję sieci - wiążę się to z podniesieniem mocy zwarcia (jest to kosztowne). Innym sposobem jest zwiększenie reaktancji transformatora - zastosowanie transformatora o podwyższonej wartości napięcia zwarcia.

Rys.2 Przebieg napięcia międzyprzewodowego i prądu przewodowego podczas komutacji

Rys.3 Przebieg napięcia międzyprzewodowego i prądu przewodowego podczas komutacji w powiększeniu

---