7 Лекция Полупроводниковые управляемые выпрямители

Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель, принцип работы, временные диаграммы. Трёхфазный двухполупериодный управляемый выпрямитель, принцип работы, временные диаграммы.

Ранее нами были рассмотрены схемы выпрямителей, в которых регулирование выпрямленного напряжения и тока можно осуществлять или в цепи переменного тока с по­мощью автотрансформатора, или в цепи выпрямленно­го тока с помощью потенциометра или реостата. Но эти способы управления имеют существенные недостатки. Во-первых, они обладают низким КПД из-за значитель­ных потерь в регулировочных устройствах, и, во-вто­рых, в них невозможно применять современные схемы автоматического регулирования.

В настоящее время широко распространены выпря­мители с управляемыми полупроводниковыми прибора­ми. Управляемые выпрямители выполняются по тем же схемам, что и неуправляемые выпрямители.

Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель

Принцип работы и временные диаграммы, поясняющие работу

(1)

(2)

Проанализируем работу простейшего управляемого двухполупериодного выпрямителя (см. на слайде). Данная схема аналогична рассмотренной ранее (см. в лекциях ранее), только два диода в ней заменены на тиристоры VS1 и VS3.

В выпрямителе момент открытия тиристоров совпа­дает с началом положительной полуволны напряжения и₂, и ток в нагрузке существует в течение всего этого полу­периода. Тиристоры открываются только при подаче на них управляющего импульса. На нижней части временной диаграммы видно, что начало действия управляющего импульса сдвинуто во времени на α относительно начала периода напряжения и₂ и ток в нагрузке существует в течение времени Т/2–α. Следовательно, уменьшается и среднее значение напряжения (тока) по сравнению со средним значением тока при включении тиристора в начале периода при α=0.

Время подачи управляющего импульса, так называе­мый угол управления α, устанавливает подачу на управ­ляющий электрод тиристора положительного управляю­щего импульса. Если угол управления равен нулю (α=0), средние значения напряжения на нагрузке и тока будут максимальными (см. на диаграмме выше). При увеличении угла управления напряжение U_da и ток I_dа будут уменьшаться. Когда угол управления достигнет максимума а = 180^о, напряжение и ток в нагрузке станут равными нулю. За­висимость напряжения или тока от угла управления на­зывают регулировочной характеристикой управляемого выпрямителя. Средние выпрямленные напряжение U_da и ток 1_dа в нагрузке определяют из выражений (1) и (2).

Таким образом, появляется возможность автомати­чески регулировать средние значения тока и напряже­ния на нагрузке, изменяя момент подачи управляющего импульса.

Трёхфазный двухполупериодный управляемый выпрямитель

Принцип работы и временные диаграммы, поясняющие работу

По аналогии с рассмотренным выше принципом управ­ления выпрямителем работают и трёхфазные выпрями­тели. Тиристорные трёхфазные выпрямители применя­ют для питания постоянным током мощных техноло­гических установок. Однако сложность в управлении тиристорами зачастую ограничивает надёжность этих устройств.

Основные тенденции развития тиристорных выпрямителей определяются увеличением граничных параметров тиристоров, использованием более эффективных способов охлаждения (жидкостных, испарительных) и усовершенствованием и упрощением систем управления. Все это позволяет реализовать все большие мощности при умеренных весогабаритных показателях.

Характерной особенностью управляемых тиристорных выпрямителей является возможность воздействия на выходной параметр (ток, напряжение) сигналом управления лишь один раз в течение полупериода питающего фазного напряжения.

Принципиальная электрическая схема трёхфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя представлена на слайде.

Временные диаграммы (см. на слайде), поясняющие работу выпрямителя, приведены при допущении, что тиристоры являются идеальными элементами без потерь, а индуктивность сглаживающего дросселя , ток нагрузки полностью сглажен и угол управления тиристорами выпрямителя .