Современные стабилизаторы

В настоящее время основными типами стабилизаторов являются:

· электродинамические сервоприводные (механические)

· статические (электронные переключаемые)

· релейные

· компенсационные (электронные плавные)

4. Тиристоры: классификация, основные параметры.

Тиристорами называют переключательные полупроводниковые компоненты, имеющие четыре и более слоя и три и более чередующихся электронно-дырочных перехода. В качестве полупроводника обычно применяют кремний. К группе тиристоров относят динисторы, тринисторы, запираемые тиристоры, симисторы. У всех тиристоров на вольтамперной характеристике присутствует участок отрицательного дифференциального сопротивления. Тиристоры в основном производят по технологии диффузии.

Амплитуда максимального тока некоторых тиристоров может достигать десятков тысяч ампер, а напряжение анод-катод – нескольких киловольт. После включения между выводами анод-катод тиристоров присутствует остаточное напряжение величиной обычно от 1,2 В до 2,5 В.

К некоторым важнейшим параметрам тиристоров относят следующее:

1. Амплитуда повторяющегося импульсного напряжения, которое прикладывают к закрытому тиристору, B.

2. Длительность включения, т.е. такой отрезок времени, за который тиристор переходит в открытое состояние под действием импульса тока, протекающего по управляющему электроду, мс.

3. Критическая скорость нарастания напряжения на закрытом тиристоре, т.е. значение такой максимальной скорости нарастания напряжения, которое не приведёт к отпиранию тиристора, dU / dt.

4. Напряжение включения, т.е. такое напряжение, приложенное к динистору, при котором он переходит в открытое состояние, В.

5. Напряжение переключения, т.е. приложенное к тиристору напряжение во время переключения, В.

6. Неповторяющийся ударный ток тиристора в открытом состоянии, т.е. предельно допустимый ток через открытый тиристор, который не вызовет выход компонента из строя при кратковременном воздействии, по завершении которого сила тока станет много меньше, А.

7. Постоянный обратный ток, протекающий по выводам анод-катод тиристора в закрытом состоянии, мА.

8. Предельно допустимая амплитуда импульсов тока, протекающего через выводы анод-катод открытого тиристора, А.

9. Предельно допустимый постоянный ток через выводы анод-катод открытого тиристора, А.

10. Ток запирания, т.е. такой ток, протекающий по управляющему электроду, который инициирует переход тиристора из открытого состояния в закрытое состояние, А.

11. Ток удержания, т.е. минимальный ток такой силы, под действием которого тиристор не переходит в закрытое состояние, А.

5. Принципы управления тиристорными преобразователями

Управляемые выпрямители, часто называемые тиристорными преобразователями (далее ТП) предназначены для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, регулируемое по величине за счет соответствующего изменения угла включения вентилей в проводящей части периода переменного напряжения.

ТП обладают рядом достоинств к которым можно отнести:

• высокий КПД, за счет низкого падения напряжения в тиристорах;

• высокое быстродействие;

• высокая надежность при выполнении ТП в модульно-блочном исполнении.

К недостаткам ТП можно отнести:

• низкий коэффициент мощности при глубоком регулировании напряжения;

• искажение напряжения сети, вносимое работой ТП;

• повышенный уровень излучаемых радиопомех.

ТП бывают однофазными и многофазными, реверсивными и нереверсивными.

РАБОТА ОДНОФАЗНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Одна из простейших машинно-вентильных систем на базе однофазного тиристорного преобразователя и двигателя постоянного тока с независимым возбуждением приведена на рис.1.а.

Рис. 1. Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения с помощью однофазного полностью управляемого преобразователя!

а — схема силовой цепи;

б — диаграммы токов и напряжений для режима непрерывного тока в двигательном режиме;

в — диаграммы для инверторного режима.

Рассмотрим работу схемы в режиме непрерывных токов [1]. Тиристоры V1 и V3 находятся в открытом состоянии и соединяют ДПТ с независимым возбуждением (НВ) с сетью в течение периода а < w t < p+а. В момент времени p+a тиристоры V2 и V4 переходят в открытое состояние, при этом к тиристорам VI и V3 через открытые V2 и V4 прикладывается напряжение обратной полярности и закрывает их. Такая коммутация называется естественной. Ток якоря ДПТ, протекавший ранее через VI и V3, далее будет протекать через тиристоры V2 и V4.B течении фазового интервала, заключенного от а до p, энергия из сети передается ДПТ и, наоборот, в течение интервала, за­ключенного между p и p+a, часть энергии из якорной цепи возвращается в сеть т. к. напряжение сети U и ток якоря I имеют разные знаки, определяющие направление потока энергии от двигателя к сети.

Диаграммы напряжений и токов системы в двигательном и инверторном режимах представлены на рис. 1.б и рис. 1.в.

При синусоидальной форме напряжения сети, когда и = 2×U× sin(w t), среднее значение напряжения якорной цепи может быть определено по выражению:

Зависимость напряжения на выходе ТП Ud от величины угла задержки открывания тиристоров a представлена на рис. 2, из которого видно, что инверторному (генераторному) режиму работы ТП соответствуют углы 90°<a< 180°

Рис. 2. Зависимость выходного напряжения ТП от угла запаздывания открывания тиристоров a.

Уравнение механической характеристики ДПТ в системе с однофазным ТП имеет вид:

где - коэффициент э.д.с. ДПТ ( - конструктивный коэффициент ДПТ, - номинальный поток возбуждения ДПТ.

Из последнего уравнения видно, что при различных углах a можно получить семейство механических характеристик, параллельных друг другу. Следует учесть, что это имеет место только для режима непрерывных токов в якорной цепи, который, однако, маловероятен при малых токах якоря, когда запасенной в якорной цепи электромагнитной энергии будет недостаточно для поддержания непрерывного тока якоря.

В случае прерывистых токов скорость вращения двигателя будет резко возрастать, что искажает линейность механических характеристик.