1.     Wpływ impedancji źródła zasilania na przebieg czasowy i wartość napięcia wyprostowanego w prostownikach wielopulsowych.

Rzeczywiste źródła napięć przemiennych nie są idealne i chara­kteryzuje
je impedancja wynikająca z szeregowego połączenia rezy­stancji i indukcyjności. Analizując wpływ impedancji źródła zasilania na pracę przekształtników, pomija się w praktyce rezystancję, po­nieważ jej wartość jest wielokrotnie mniejsza
od reaktancji (R « ωL). Na rysunku 3 przedstawiono schemat prostownika wielopulsowego sterowanego z uwzględnieniem indukcyjności wejściowych Lk.

a)                                                                                                  b)

Rys. 1     Komutacja prosta w prostowniku sterowanym:

a)      układ zastępczy prostownika;

b)       przebiegi czasowe napięć i przebiegi czasowe prądów.[1]

Indukcyjność Lk jest wielkością zastępczą (skupioną) wynikającą
z indukcyjności linii zasilającej, indukcyjności rozproszenia uzwojeń transformatora oraz indukcyjności połączeń między transformatorem a układem przekształtnikowym. W układzie z rys. 3a wielkość Lk reprezentuje indukcyjność dławika zastępczego włączonego między idealne źródło zasilania i przekształtnik. Wiadomo, że dławik ma właściwość akumulowania energii elektromagnetycznej. Nagromadzenie i rozładowanie energii dławika nie przebiega skokowo, gdyż wymaga skończonego czasu. Energia ta jest określona wzorem:

przy czym L jest  wyrażone w henrach [H];   I – w amperach [A];   W – w dżulach [J]. Przy założeniu, że odbiornik jest silnie indukcyjny ( id = Id ) kolejny tyrystor,
np. T2 uzyskuje stan przewodzenia przy niezerowej wartości prądu tyrystora ustępującego T1.  W tym przypadku uzyskuje się stan pracy równoległej tyrystorów T1 i  T2,  przy czym w przedziale pracy obu tyrystorów prąd  i1 maleje od  Id 
do zera, a prąd  i2 wzrasta  od 0 do Id, przy czym i1 + i2 = Id. Proces przejmowania prądu odbiornika z gałęzi z tyrystorem ustępującym przez gałąź z tyrystorem wstępującym jest nazywany komutacją prostą.

Można stwierdzić, że czas komutacji wydłuża się ze wzrostem Lk i  Id oraz maleje ze wzrostem różnicy napięć u2 i u1. W procesie komutacji na zaciskach dławików Lk pojawia się napięcie uL, którego zwrot jest zgodny z napięciem
w gałęzi ustępującej i przeciwny do napięcia w gałęzi wstępującej. Przebiegi czasowe napięć oraz przebiegi czasowe prądów i1 oraz i2 podczas komutacji przedstawiono na rys. 3b.

W przedziale komutacji ω tk = μ chwilowe napięcie wyprostowane jest równe wartości średniej napięć źródłowych u1 i u2, co wynika z następujących zależności:

Z równań (1.1) i (1.2) otrzymuje się:                           

Różnica napięć u2 i ud oznacza stratę napięcia wyprostowanego spowodowaną komutacją. Miarą średniej wartości straty napięcia jest pole zakreskowane na rys. 3b.

W układzie q-pulsowym proces komutacji występuje q-krotnie w przedziale okresu napięcia zasilającego. Całkowita strata napięcia spowodowana komutacją jest wyrażona zależnością

Ponieważ jest spełnione równanie

zatem równanie (1.3) można zapisać w postaci:

Korzystając z prawa indukcji wyrażonego w postaci całkowej:

równanie możemy napisać jako:

ponieważ: i2(α) =0,  i2(α+μ)= Id..

Napięcie wyprostowane jest wyrażone zależnością:

Interesująca jest również wartość kąta komutacji μ. Można ją wyznaczyć posługując się następującym rozumowaniem. Różnica napięć fazy wstępującej
i fazy ustępującej, nazywana napięciem komutacyjnym Uk jest określona wzorem:

Pod wpływem napięcia Uk płynie prąd ik=i2 w obwodzie zwartym przez tyrystory T1 i T2.. W przedziale od ωt =0 do ωt =π (ωt  liczone od kąta komutacji naturalnej
w przedziale M) prąd ten jest opisany równaniem:

Przebieg czasowy napięcia uk i prądu ik przedstawiono na rys. 4.

Rys. 2     Napięcie komutacyjne oraz prądy w funkcji kąta α podczas komutacji prostej.[2]

Z rysunku tego wynika, że

Lub

Z równania [1.16] otrzymuje się zależność

Badając równanie [1.17], stwierdza się, że kąt μ uzyskuje maksymalna wartość μ0, gdy α=π/2. Ta właściwość wynika również z wykresu podanego na rys.4.
Przy kącie α=π/2 stromość narastania prądu ik jest największa, ponieważ dla kąta α=π/2 napięcie komutacyjne uk  uzyskuje maksymalną wartość. Kąt μ0 w układach dużej mocy osiąga wartość ~25°.

Praca przekształtnika w przedziale α=π/2 ÷ π jest pracą inwersyjną, nazywaną pracą falownikową. W pracy falownikowej energia z obwodu prądu stałego jest przekazywana do źródła napięcia przemiennego.

Podczas komutacji jest spełnione równanie:

Prąd  i2=ik  jest wyrażony zależnością:

Z równań [1.18] i [1.19] wynika, że prąd i1 tyrystora ustępującego jest określany
wg wzoru: