3.6. Управляемый выпрямитель однофазного тока

Во многих случаях применения выпрямителей, особенно средней и большой мощности, приходится решать задачу управления значением выпрямленного напряжения. Эта задача решается использованием в схеме выпрямления управляемых полупроводниковых приборов – тиристоров.

Рассмотрим работу управляемого выпрямителя на примере схемы с нулевым выводом трансформатора (рисунок 3.10).

Пусть на входе выпрямителя действует положительная полуволна напряжения (без скобок). На интервале О-V1 VS1, VS2 закрыты, Ud=0. На VS1 напряжение приложено в прямом направлении, на VS2 – в обратном. В момент V1, определяемый углом управления L, от системы управления (СУ) поступает импульс на управляющий электрод VS1. Он открывается и подключает нагрузку на напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Рисунок 3.10

На нагрузке на интервале формируется напряжение Ud, представляющее собой участок кривой .Через нагрузку и тиристор VS1 протекает ток При переходе напряжения питания через ноль в момент ,и VS1 закрывается. На интервале V1-V2=L полярность напряжения питания меняется на противоположную (в скобках). На этом интервале оба тиристора закрыты. К VS1 приложено обратное напряжение, к VS2 – прямое. В момент V2 подаётся отпирающий импульс на VS2. Отпирание VS2 вызывает приложение к нагрузке напряжения и через нагрузку протекает ток и т.д. При L=0 кривая выходного напряжения соответствует случаю неуправляемого выпрямителя и - максимально. При L=180^o Ud=0. Таким образом при регулировании L от 0 до 180^о. Ud изменяется от максимума до нуля.

Ud=F(L) – регулировочная характеристика управляемого выпрямителя (рисунок 3.11).

,

где =0,9 – среднее значение напряжения на нагрузке при L=0.

Рисунок 3.11

4. Коммутация однооперационных тиристоров

В преобразователях на однооперационных тиристорах, перевод тиристора из закрытого состояния в открытое осуществляется подачей в цепь его управляющего электрода отпирающего импульса от системы управления.

Для запирания тиристора, то есть для его перевода из открытого состояния в закрытое, ток между анодом и катодом тиристора необходимо уменьшить до нуля, после чего к тиристору, в течение некоторого времени, необходимо приложить обратное напряжение, чтобы он восстановил запирающие свойства. Это время должно быть не меньше паспортного времени восстановления запирающих свойств тиристора.

Процесс запирания тиристора под действием питающей сети переменного тока называют естественной коммутацией, так как ток естественным образом уменьшается до нуля.

В преобразователях, питающихся постоянным током, запирание тиристора возможно лишь путём принудительной подачи на него импульса напряжения отрицательной полярности с использованием предварительно заряженного конденсатора. Такую коммутацию принято называть принудительной (искусственной).

Схемы коммутационных узлов довольно разнообразны. Они различаются как способами соединения основных элементов, непосредственно участвующих в запирании тиристора преобразователя, так и способами выполнения цепей, предназначенных для решения вспомогательных задач. Однако все они разделяются на две основные группы: узлы параллельной принудительной коммутации тиристоров и узлы последовательной принудительной коммутации тиристоров.