3.2. Структурная схема и принцип действия управляемого выпрямителя

Структурная схема УВ (рис. 3.6а) отличается от структурной схемы не-

управляемого выпрямителя (рис. 2.1) тем, что блок неуправляемых вентилей ВБ заменен на регулируемый вентильный блок РВБ и введена система управления СУ, синхронизируемая напряжением сети.

Регулирование выпрямленного напряжения U_0,a при помощи тиристоров основано на сдвиге момента включения управляемого вентиля по сравнению с

началом работы неуправляемого вентиля (рис. 3.6в). Соответствующий этому сдвигу угол называют углом включения a. Очевидно, что a можно регулировать в пределах положительной полуволны напряжения u_1, т.е. 0≤α≤p. При этом, если тиристор включается при a=180°, то напряжение U_0,a=0. Такой способ регулирования называется фазоим­пульс­ным.

Способность УВ изменять выпрямленное напряжение оценивают по его регулировочной характеристике, представляющей собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U_0,α от угла включения

Для общности результатов регулировочную характеристику U_0,α=f(α) часто представляют в нормированном виде:

Рис. 3.6. Структурная схема выпрямителя (а), схема простейшего УВ (б) и графики напряжений на его входе и выходе (в) при резисторной нагрузке без фильтра; U_уи – управляющие импульсы для тиристоров РВБ

, (3.2)

где – напряжение при угле включения, равном нулю (m₂ ³ 2). Вид регулировочной характеристики зависит от ряда факторов: схемы выпрямителя, типа фильтра, характера загрузки и т.д.

УВ строятся по тем же принципам, что неуправляемые выпрямители (см. рис. 2.3). В двухтактных УВ все вентили могут быть управляемыми (симметричная схема, рис. 3.7в, д). С целью упрощения СУ и удешевления УВ можно применить несимметричные схемы (рис. 3.7г), в которых одна группа вентилей (анодная или катодная) заменена на диоды. В УВ с индуктивной нагрузкой для улучшения энергетических характеристик вводится нулевой (ответвляющий) диод VD₀ (рис. 3.7б, д).

3.3. Управляемые выпрямители при работе на активную нагрузку

Эквивалентные схемы тиристорных выпрямителей идентичны схемам замещения неуправляемых выпрямителей (см. схему на рис. 3.8а и на рис. 2.5б).

Отличие состоит только в том, что неуправляемые вентили заменяются на управляемые – тиристоры. Сохраняется и методика анализа выпрямительных схем (п. 2.5).

Многофазные УВ при малых углах включения работают в режиме непрерывного тока (рис. 3.8б), а при больших углах (рис. 3.8г) – в режиме прерывистого тока. Угол включения a, соответствующий границе режимов (рис. 3.8в) непрерывного и прерывистого токов, называется критическим углом:

. (3.3)

.

б)

Рис. 3.8. Эквивалентная схема (а) и диаграммы (б, в, г) выпрямленного напряжения U_0,a для трехфазной однотактной схемы с активной нагрузкой при различных значениях угла a включения тиристоров

Рис. 3.9. Регулировочные характе­ристики выпрямителей при работе на активную нагрузку (а), вли­яние угла включения на коэффициент пульсации (б)

a)

У однофазных выпрямителей (рис. 3.10а, б) a_кр=0 и при a>0 они работают в режиме прерывистого тока. С учётом формул (2.12) и (3.2) нормированное уравнение и график регулировочной характеристики УВ при активной нагрузке имеют вид (рис. 3.9)

(3.4)

Следует отметить, что с увеличением угла включения a тиристора имеет место быстрый рост коэффициента пульсаций