Kommutierungsüberlappungswinkel

Nehmen wir an, wir haben einen Dreiphasen- Diodengleichrichter (nicht SCR, ignorieren Sie die im Bild) wie im Bild:

Diodengleichrichter

Unter der Annahme, dass wir keine Quelleninduktivität und andere ideale Bedingungen haben , leiten die Dioden von 1 bis 6 in den folgenden Winkeln (natürlich müssen wir etwas Last hinzufügen):

Diode 1: 30º < X < 150º
Diode 4: 210º < X < 330º

Diode 3: 150º < X < 270º
Diode 6: 330º < X < 450º (= -90º)

Diode 5: 270º < X < 390º (= -30º)
Diode 2: 90º < X < 210º

Wie wir sehen können, leitet jede der Dioden genau 120º pro Zyklus . Auch die Leitung der Dioden 1,3,5 und 4,6,2 überlappt nicht .

Sobald wir uns jedoch ein realistischeres Szenario ansehen und eine Quelleninduktivität hinzufügen, beginnen Dioden aufgrund des Kommutierungsprozesses mit mehr als 120º pro Zyklus zu leiten. Anschließend beginnen sich die Leitungswinkel zu überlappen. Zum Beispiel leitet Diode 1 von 20º bis 160º und Diode 3 leitet von 140º bis 280º. Die Dioden 1 und 3 überlappen sich um 20º.

Meine Frage ist - wie wird der Leitungswinkel und der Überlappungswinkel beeinflusst? Ich weiß, dass es sich mit der Quelleninduktivität und auch der Stromlast auf der Gleichstromseite ändert, aber ich würde gerne genau wissen , wie. Es gibt viele Seiten, in denen der Zündwinkel der SCRs in diesem Fall diskutiert wird, aber das interessiert mich nicht (ich habe nur einfache Dioden).

Sie sollten die halbgesteuerte Brücke in Ihrem Lieblingsbuch nachschlagen (zwei/drei SCRs, zwei/drei Dioden), es sollte dies im Detail besprechen.

Antworten (1)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Schematische Darstellung für die Simulation.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 2. Wenn die Induktivitäten auf Null eingestellt sind, schaltet sich der von jeder Phase gelieferte Strom an den Spannungskreuzungspunkten intelligent ein und aus. ICH 3 abgeschaltet, um die Lesbarkeit zu verbessern.

ZIVIL : In einem Kondensator führt I V , das I in einem L (Induktor) führt .

Aus dem Obigen können wir erwarten, dass der Quellenstrom bei einer Quelleninduktivität der Quellenspannung nacheilt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 3. Simulationsdiagramm von Abbildung 1 mit 20 mH Induktivität in jeder Phase.

  1. Ohne Quelleninduktivität würden wir erwarten, dass die blaue Phase V1 plötzlich positiven Strom liefert, wenn die blaue Spannung die anderen beiden übersteigt. Stattdessen stellen wir fest, dass der blaue Strom einen sehr trägen Start liefert, da L1 die Stromänderung behindert.
  2. Ohne Quelleninduktivität würden wir erwarten, dass die blaue Phase V1 plötzlich abschaltet, wenn die orange Phase V2 V1 überschreitet. Das tut es nicht. Stattdessen sehen wir ein faules Ausschalten, wenn der Induktor seine gespeicherte Energie an die Last abgibt.
  3. Dasselbe wie (1) auf der negativen Halbwelle.
  4. Dasselbe wie (2) auf der negativen Halbwelle.

So spielen Sie mit dem Simulator:

  • Klicken Sie in meinem Beitrag auf Bearbeiten.
  • Bearbeiten Sie das obige Schema.
  • Laufzeitdomänensimulation.

Ich habe es so eingestellt, dass es von 100 bis 150 ms anzeigt, damit die Spuren nach dem Start stabil sind.

  • Abbrechen | Brechen Sie ab, wenn Sie fertig sind, um meine Antwort nicht zu vermasseln.

Versuchen Sie, L1, 2 und 3 auf Null, 20 und 50 mH einzustellen, um den Effekt zu sehen.

Sobald wir uns jedoch ein realistischeres Szenario ansehen und eine Quelleninduktivität hinzufügen, beginnen Dioden aufgrund des Kommutierungsprozesses mit mehr als 120º pro Zyklus zu leiten.

Dies ist auf das verzögerte Ein- und Ausschalten zurückzuführen, das in Abbildung 3 deutlich sichtbar ist. Vergleichen Sie die Nullüberlappung in Abbildung 2 mit der von 3.

Meine Frage ist - wie wird der Leitungswinkel und der Überlappungswinkel beeinflusst?

Hilft diese Antwort?


Aus den Kommentaren (1):

Könnten Sie mir vielleicht auch erklären, wie sich dieses faule Ein- / Ausschalten auf Gleichspannung und -strom auswirkt?

Führen Sie die Simulation aus, um zu sehen. Fügen Sie oben auf dem Lastwiderstand einen KNOTEN hinzu. Verschieben Sie das GND-Symbol an die Unterseite des Widerstands, damit das resultierende Diagramm leichter zu verstehen ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 4. Da die Last in diesem Beispiel ohmsch ist, folgt die Lastspannung dem Versorgungsstrom. dh es ist schrecklich!


Aus den Kommentaren (2):

Ohne Quelleninduktivität leitet die Diode D1 zwischen 30º und 150º, also insgesamt 120º. Nehmen wir an, wir fügen eine Induktivität hinzu, sodass sie jetzt für insgesamt 140º leitet. Bedeutet dies, dass es jetzt von 20º bis 160º leitet (+10º am Anfang und +10º am Ende, also symmetrisch)?

Das klingt richtig, aber beachten Sie in Abbildung 3, dass die Dioden nicht mehr "hart" schalten wie in der nicht induktiven Abbildung 2. In Ihrem Beispiel würden sie von 10 ° auf 30 ° einblenden (zentriert um 20 °). ) und zwischen 140° und 160° ausblenden (zentriert um 150°).

Vielen Dank! Obwohl Ihre Antwort hilft (um ehrlich zu sein, habe ich noch keine so klare und einfache Erklärung gelesen, wie die Kommutierung funktioniert, Daumen hoch!), Ist sie nicht genau das, wonach ich gesucht habe. Könnten Sie mir (mathematisch gesehen) erklären, wie sich die Quelleninduktivität und die Gleichstromlast auf diesen Überlappungswinkel (oder die faule Ein- / Ausschaltzeit) auswirken? Vielen Dank!
Ich glaube nicht, dass ich die Mathematik dafür aufbringen könnte. Es wird wegen der Nichtlinearität, die durch den Übergang aufgrund der überlappenden Phasen verursacht wird, schwierig. Ich würde empfehlen, dass Sie zunächst versuchen, einen einfachen Einphasen-Einweggleichrichter mit Induktivität in der Quelle zu modellieren. Ich bin sicher, dass Sie mit einer guten Websuche eine Anleitung finden werden.
Ich verstehe, danke. Könnten Sie mir vielleicht auch erklären, wie sich dieses faule Ein- / Ausschalten auf Gleichspannung und -strom auswirkt?
Führen Sie die Simulation aus, um zu sehen. Fügen Sie oben auf dem Lastwiderstand einen KNOTEN hinzu. Verschieben Sie das GND-Symbol an die Unterseite des Widerstands, damit das resultierende Diagramm leichter zu verstehen ist. Ich gebe dir ein Rennen.
Ich gewinne. Siehe Aktualisierung.
Danke! Ich bin auf einer interessanten Seite gelandet: technik-emden.de/~elmalab/projekte/ws9899/pe_html/ch05s4/… ... dort steht, dass der Überlappungswinkel von 3 Dingen abhängt: 1) Zündwinkel, 2) Zwischenkreisstrom, 3) Quelleninduktivität
Kann ich diese Berechnungen verwenden und einfach sagen, dass der Zündwinkel = 0º ist, da ich Dioden und keinen SCR habe?
Ich denke, ich werde dich jetzt alleine rausschubsen. Es hat meine Fähigkeiten überschritten, ohne viel Zeit zu investieren. Dieser Artikel sollte helfen. Beachten Sie nur, dass sie eine Induktivität in der Last haben und mein Modell nicht.
Fair genug, vielen Dank. Ihre Antworten waren sehr hilfreich!
Könnten Sie mir noch eine weitere Frage beantworten, die mich nach dem Studium des Kommutierungswinkels in diesem Fall nervt? Ohne Quelleninduktivität leitet die Diode D1 zwischen 30º und 150º, also insgesamt 120º. Nehmen wir an, wir fügen eine Induktivität hinzu, sodass sie jetzt für insgesamt 140º leitet. Bedeutet dies, dass es jetzt von 20º bis 160º leitet (+10º am Anfang und +10º am Ende, also symmetrisch)?
Siehe Aktualisierung.
Aber das erscheint nicht symmetrisch, wenn die Einblendung früh bei 10º beginnt, die Ausblendung jedoch bei 160º endet?