На головну

Однофазні керовані випрямлячі

  1.  Випрямлячі
  2.  Випрямлячі
  3.  Випрямлячі на повністю керованих вентилях
  4.  Вихід на додаткові пристрої керовані дистанційно.
  5.  напруги і керовані випрямлячі
  6.  За правовою природою ССФ - цільові, позабюджетні, централізовані; некомерційні самоврядні організації, наділені правами юридичної особи.

Нульова однофазная схема керованого випрямляча наведена на малюнку 2.8а. Як вентилів у схемі використовуються тиристори, які управляються імпульсами прямокутної форми, параметри яких визначаються схемою управління (СУ).

Принцип регулювання напруги на навантаженні пояснюється на прикладі випрямляча, що працює на активне навантаження. Тимчасові діаграми напруг і струмів показані на рис. 2.8б.

До моменту подачі керуючого імпульсу тиристор VS1 знаходиться в закритому стані, струм навантаження дорівнює нулю. У момент подачі керуючого імпульсу тиристор відкривається і процеси протікають як в звичайному некерованому випрямлячі. Коли струм навантаження стане менше Iвикл, Тиристор вимикається. Наступний напівперіод аналогічно працює тиристор VS2. середнє значення напруги на навантаженні залежить від моменту включення тиристора - кута включення :

,

де  - Напруга на навантаженні при .

На рис. 2.9 показана регулювальна характеристика керованого випрямляча U0? = F (  ).

У нульовий схемою максимальну зворотню напругу, що діє на закритий тиристор, так само 2E2m, Відповідно до цього напругою і вибирається тиристор:

При активно-індуктивному навантаженні процеси у випрямлячі відрізняються від вище розглянутих. При досить великий індуктивності ( )

струм в ланцюзі практично постійний, тобто ток тиристорів має форму прямокутних імпульсів (рис 2.10), тому при wt = ?, коли напруга U2= 0, Тиристор не вимикається, струм в ланцюзі не змінює свого напрямку і підтримується за рахунок запасеної в індуктивності Lн енергії. напруга U10 на навантаженні повторює напруга на вторинній обмотці трансформатора і тому при wt > ? змінює полярність, тобто в формі напруги з'являється негативний ділянку. В момент wt = ? + ? включається другий тиристор і напруга на навантаженні стає позитивним. Середнє значення напруги на навантаженні в цьому випадку дорівнює:

Однак цей вислів справедливо лише в тому випадку, коли до моменту відкриття другого тиристора струм в навантаженні підтримується за рахунок енергії індуктивності Lн, тобто. iн> 0. У цьому випадку струм навантаження має безперервний характер (режим безперервних струмів). При певному значенні кута включення ?гр індуктивність повністю віддає запасені в ній енергію, струм навантаження зменшується до нуля, і при ?> ?гр настає режим переривчастих струмів навантаження, коли вище отриманий вираз регулювальної характеристики не відповідає дійсності. значення ?гр визначається з умови:

.

Режим роботи і регулювальна характеристика симетричного мостового випрямляча такі ж, як і нульовий схеми. Відмінність полягає в формі кривої зворотної напруги на тиристорах, яка в мостовій схемі визначається напругою U2, Тобто Uобр.мах= Е2m.

Наявність негативного ділянки в напрузі Uн(T) зменшує середнє значення випрямленої напруги U0_ І збільшує пульсації напруги.

Ці недоліки усуваються в схемі з нульовим (або зворотним) діодом (рис 2.11). При переході напруги вторинної обмотки через нуль на катод відкритого тиристора подається позитивний потенціал щодо анода, і тиристор закривається, а струм навантаження перекладається в ланцюг діода VD0. Через шунтування діодом вихідний ланцюга випрямляча в формі вихідної напруги створюються нульові паузи на інтервалі від к? до (к? + ?). Форма напруги на активно-індуктивному навантаженні така ж як і при активному навантаженні, тому вираз регулювальної характеристики

справедливо як в режимі безперервних, так і в режимі переривчастих струмів.

Коефіцієнт пульсацій напруги на активно-індуктивному навантаженні визначається за такою формулою:

.

За рахунок індуктивності Lн струм навантаження згладжується фільтром LнRн, Що має коефіцієнт фільтрації

.

де р - Кратність частоти основної гармоніки частоті напруги мережі.

Коефіцієнт пульсацій струму навантаження дорівнює:

. Середнє значення струму тиристора одно:

;

струму нульового діода:

.

Чинне значення струму вторинної обмотки трансформатора одно

.

У режимі безперервних струмів струми обмоток трансформатора мають форму прямокутних імпульсів, зрушених щодо напруги мережі на кут ?. Відповідно, перша гармоніка струму первинної обмотки для схем без нульового діода відстає від напруги на кут ?, а для схем з нульовим діодом - на кут .

У несиметричною бруківці схемою з катодного групою тиристорів

(Рис 2.18а) два тиристора замінені двома діодами. Ця заміна дозволяє усунути негативні ділянки напруги на навантаженні без нульового діода, тому що роль нульового діода після зміни полярності напруги вторинної обмотки трансформатора виконують раніше проводить струм тиристор і підключений до його анода діод. При цьому напруга на навантаженні LнRн практично дорівнює нулю (рис 2.13б), а струми діодів і тиристорів зрушені один щодо одного на кут ?. Діоди і тиристори проводять струм протягом половини періоду, тому

.

Форма струму обмоток трансформатора така ж як і в схемі з нульовим діодом.

У несиметричною бруківці схемою з послідовно включеними тиристорами (рис 2.13а) роль нульового діода виконують два послідовно включених діода (по відношенню до навантаження вони включені паралельно), тому що проводить струм тиристор вимикається при переході вторинного напруги через нуль, а включається при подачі керуючого імпульсу. Тому тривалість струму тиристора в кутовій мірі дорівнює  , А тривалість струму діода -  (Рис 2.13б). Наслідком цього є неоднакове значення середніх струмів діода тиристора:

;

.

За іншими параметрами схема ідентична вище розглянутим.

В однофазних керованих випрямлячах перехід струму з одного вентиля на інший відбувається два рази за полперіода напруги мережі: при переході напруги через нуль і при включенні тиристора. У першому випадку комутаційні процеси не мають жодного впливу на роботу випрямляча, а в другому комутація супроводжується внутрішнім коротким замиканням вторинної обмотки трансформатора і втратами середнього значення напруги на навантаженні, які визначаються так:

;

Регулювальна характеристика випрямляча з урахуванням комутаційних процесів має вигляд:

2.2.2 Трифазні керовані випрямлячі

Нульова трифазна схема керованого випрямляча (рис 2.14а) застосовується рідко, але оскільки основні схеми трифазних керованих випрямлячів - нульова шестіпульсовая схема з зрівняльним реактором і бруківка шестіпульсовая схема - складаються з двох нульових трифазних схем, то необхідно розглянути принцип дії і параметри цієї схеми.

Кут управління ? відраховується від фази напруги мережі, яка дорівнює

(Рис 2.14б) і змінюється в межах 0 ?  . Схема управління забезпечує три канали керуючих імпульсів, зсунутих один щодо одного на 120??  . При ? <  напруга на навантаженні має однополярний безперервний характер, при ?>  при відсутності нульового діода в напрузі на навантаженні з'являються негативні ділянки, при наявності нульового діода напруга на навантаженні дорівнює нулю. При переході струму з одного тиристора на інший протягом комутаційного процесу напруга на навантаженні LнRн одно полусумме фазних напруг (рис. 2.15).

Мостовий керований випрямляч (рис. 2.16а) виконується на тиристорах VS1-VS6. На тиристори від схеми управління подаються здвоєні (з інтервалом  ) Імпульси управління. Такий алгоритм проходження імпульсів необхідний для одночасного включення одного тиристора в катодного групі і одного тиристора в анодної групи, щоб утворилася безперервний ланцюг навантаження при включенні випрямляча і в режимі переривчастого струму при глибокому регулюванні. Тимчасові діаграми напруг і струмів мостового керованого випрямляча показані на рис. 2.16б.

Кут управління ? відраховується від ? = 60? для фазної напруги (або ? = 30? для лінійної напруги). При зміні кута управління від 0 до  напруга і струм випрямляча безперервні навіть при активному навантаженні. при  ?? <  крива випрямленої напруги при активному навантаженні стає переривчастою. Граничним кутом управління є ?max=  (120 ел. Град.).

При активно-індуктивному навантаженні (Lн> ?) крива випрямленої напруги у всьому діапазоні зміни кута ? неперервна з тією відмінністю, що при відсутності нульового діода при ?>  в кривої є негативні ділянки.

При наявності нульового діода крива напруги стає переривчастою, як і при активному навантаженні. Максимальне значення кута управління в режимі безперервного струму становить  або 90 ел. град.

У мостовому випрямлячі з катодного групою тиристорів (рис. 2.17а) анодная група тиристорів замінена діодами. Схема управління в такому випрямлячі значно простіше схеми управління для бруківці симетричною схеми, тому що для регулювання необхідно управляти одним тиристором, тому схема управління забезпечує три канали одиночних імпульсів, зрушених по фазі на 120 ел. град. Перехід струму з одного тиристора на інший відбувається в момент подачі керуючого імпульсу, а з одного діода на інший - в момент природної комутації. Тому при ? <  в схемі має місце режим шестіпульсового випрямляча, а в інтервалі  

Токи обмоток трансформатора внаслідок зсуву по фазі струму тиристорів на кут ? в позитивний і негативний напівперіоди виявляється наближеними один до одного, що викликає появу в мережевому струмі не тільки непарних, але і парних гармонійних складових. Це знижує енергетичні показники випрямлячі. Для поліпшення показників в схему вводиться нульовий діод, через який замикається струм навантаження при глибокому регулюванні.

Через несиметричності кривої струму первинної обмотки застосування мостової схеми з катодного групою тиристорів доцільно при неглибокому регулюванні випрямленої напруги.

 




 Основні завдання перетворювальної техніки |  Силові напівпровідникові діоди |  тиристори |  Повністю керовані GTO-тиристори |  біполярні транзистори |  польові транзистори |  Біполярні транзистори з ізольованим затвором (IGBT) |  Застосування потужних напівпровідникових ключів в силових схемах |  Випрямлячі |  Нульові схеми випрямлячів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати