3.2. Однофазные преобразователи для нагрузки постоянного тока

Построение тиристорных реверсивных преобразователей с выходом на постоянном токе встречает ряд трудностей, одна из которых заключается в следующем. Поскольку тиристор выполняет роль ключа, то тиристорный реверсивный преобразователь может нормально работать лишь в режиме, при котором в схеме не должно иметь место открытое состояние обоих плеч одновременно. В противном случае в схеме возникает контур для сквозного короткого замыкания, что может привести к выходу из строя тиристоров и других элементов.

На рис. 2 показаны варианты тиристорных реверсивных двухполупериодных преобразователей для нагрузки постоянного тока с питанием от однофазной сети.

На рис. 2, а показана схема, построенная по дифференциальному принципу, которая содержит четыре тиристора V1V4. При одном направлении тока в нагрузке в один полупериод напряжения питания открыт тиристор V1, а в другой полупериод – тиристор V2 (тиристоры V3 и V4 закрыты). При реверсе состояние тиристоров меняется на противоположное.

В данной схеме напряжение, наводимое во вторичной обмотке трансформатора, полностью прикладывается к закрытым тиристорам.

В схеме на рис. 2, б тиристоры защищены от воздействия обратного напряжения диодами. При одном направлении тока в нагрузке открыты тиристоры V1 и V2 (тиристоры V3 и V4 закрыты). При противоположном направлении тока в нагрузке тиристоры V1 и V2 закрыты, а тиристоры V3 и V4 открываются на соответствующей полуволне.

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 2. Однофазные тиристорные двухполупериодные преобразователи для нагрузки постоянного тока (начало)

ж)

Рис. 2. Однофазные тиристорные двухполупериодные преобразователи для нагрузки постоянного тока (окончание)

Отличительной особенностью схемы на рис. 2, в является наличие лишь двух тиристоров, что значительно упрощает схему управления тиристорами. Оба тиристора в этой схеме включены в диагональ мостов, составленных из диодов VD1VD8. При одном направлении тока в нагрузке в первый полупериод напряжения открыт тиристор V1 и цепь тока замыкается по цепи VD1V1VD2Z_н(нагрузка)обмоткаW3. Во второй полупериод напряжения питания открыт V2 и цепь тока замыкается через VD3V2VD4Z_нобмоткаW2.При другом направлении тока открыты цепи VD5  V2  VD6 и VD7  V1  VD8.В этой схеме тиристоры защищены от воздействия обратного напряжения диодами выпрямителя.

Тиристорный преобразователь, показанный на рис. 2, г, имеет восемь тиристоров. При одном направлении тока в нагрузке в первый полупериод напряжения открыты тиристоры V1 и V2, во второй полупериод напряжения питания открыты тиристоры V3 и V4, при реверсеV5 и V6, V7 и V8.

Для схемы рис. 2, д одному направлению тока в нагрузке соответствует открытое состояние тиристоров V1 и V2, образующих одно плечо. Для смены направления тока в нагрузке состояние плеч необходимо изменить на обратное.

Схема на рис. 2, е, построенная по дифференциальному принципу, содержит только два тиристора и трансформатор. В этой схеме одному направлению тока в нагрузке соответствует открытое состояние тиристора V1 в каждый полупериод напряжения питания. При смене направления тока в нагрузке включается другой тиристор V2.

В схеме на рис. 2, ж направление тока в нагрузке обеспечивается своим индивидуальным мостовым выпрямителем V1V4 или V5V8. В данной схеме не требуются дополнительные меры по закрытию тиристоров, поэтому она является универсальной. Схема может работать с системами совместного и раздельного управления. Соответствующие формулы, по которым можно определить максимальные прямое и обратное напряжения (амплитудные значения), прикладываемые к закрытому тиристору, а также ток при активной нагрузке приведены в табл. 5.

Таблица 5. Параметры преобразователей, изображенных на рис. 2

Схема	Uпр, В (амплитудное значение)	Uобр, В (амплитудное значение)	Iv, А (среднее значение)
а			0,5Iн
б		0	0,5Iн
в		0	0,5Iн
г			0,5Iн
д		0	Iн
е		0	Iн
ж			0,5Iн

Примечание: I_н=I_d,K_тр=W₁/W₂(W₂=W₃),U_н=U_d.