3.13 Мостовая схема импульсного преобразователя постоянного напряжения.

Мостовая схема ИППН приведена на рис. 3.40.

Различают мостовую схему, работающую в режиме регулирования напряжения без изменения его полярности и с реверсивным (двуполярным) регулированием.

В качестве управляемых вентилей используются полностью управляемые тиристиры, т.е. тиристиры, открываемые при подаче положительного напряжения на управляющий электрод относительно катода и закрываемые при снятии этого напряжения.

Рис. 3.40. Принципиальная схема мостового ИППН, работающего в режиме регулирования U₂,

без изменения его полярности:

VD1…VD4 – полупроводниковые неуправляемые вентили;

VS1…VS4 – тиристиры;

Z_Н – активно- индуктивная нагрузка (двигатель постоянного тока)

Временные диаграммы такого преобразователя аналогичные приведенным на рис. 3.39. Во время t_з подается напряжение на управляющие электроды накрест лежащих тиристоров, например VS1 и VS4. В этом случае через открытые тиристиры VS1 и VS4 и через нагрузку в направлении от клеммы «А» к клемме «В» течет ток i₂ = i₁, увеличивающийся по величине по мере нарастания противо- ЭДС в Z_Н . Во время t_p тиристор VS1 закрывается. Через оставшимся открытым тиристор VS4 и диод VD3 в нагрузку течет ток i₂ = i_VD3, поддерживаемый возникающей в Z_Н противо - ЭДС. Величина тока i₂ уменьшается по мере падения противо-ЭДС в Z_Н.

В этом случае справедливы соотношения (3.79), (3.80), (3.81). Работа преобразователя аналогична приведенному в параграфе 3.12. Если во время t_з подавать напряжение на тиристиры VS2 и VS3, а во время t_p отключать один из них, то через нагрузку потечет ток той же величины, но в противоположном направлении.

3.14 Реверсивный иппн.

Реверсивные ИППН по сравнению с выше описанными обеспечивают не только регулирование, но и изменение полярности выходного напряжения U₂. Применяются они для управления двигателями постоянного тока при регулировании частоты и направления вращения.

П ринципиальная схема реверсивного ИППН приведена на рис. 3.41, временные диаграммы приведены на рис. 3.42 и рис. 3.43.

Р ис. 3.41. Принципиальная схема реверсивного ИППН, работающего при  > 0.5,   коэффициент заполнения

Рис. 3.42. Временные диаграммы управляющих напряжений вентилей (а, б); напряжения на нагрузке (в); тока нагрузки (г); тока управляемых вентилей (д); тока неуправляемых вентилей (е) при  > 0,5

Рис. 3.43. Временные диаграммы управляющего напряжения вентилей VS2 и VS3 (а); напряжения на нагрузке (б); тока нагрузки (в); тока управляемых вентилей (г); тока неуправляемых вентилей (д) при  = 0,5

В данной схеме обеспечивается поочередное включение накрест лежащих тиристоров. При этом выходное напряжение U₂ имеет вид двуполярной кривой. Среднее значение этого напряжения определяется из соотношения (3.82):

(3.82)

где t_з1 – интервал проводимости тиристоров VS1 и VS4, t_з2 – интервал проводимости тиристоров VS2 и VS3.

Диоды, включенные встречно - параллельно тиристорам, служат для создания цепи протекания тока противо - ЭДС активно - индуктивной нагрузки.

Различают три режима работы реверсивного РИППН:

-Положительная полярность напряжения и тока нагрузки (параметр  = K_U = t_з1/ T > 0.5);

-Отрицательная полярность напряжения и тока нагрузки (параметр  = K_U = t_з1/ T < 0.5);

-Напряжение и ток нагрузки равны нулю – момент реверса (параметр  = K_U = t_з1/ T = 0.5).

Рассмотрим режим работы преобразователя при   0,5 (рис. 3.41, рис. 3.42). В этом случае время проводимости тиристоров VS1 и VS4 больше, чем время проводимости VS2 и VS3. Во время t_з1 включены тиристоры VS1 и VS4, через них и через нагрузку Z_Н от источника тока U₁ течет ток = i₁. Значение тока увеличивается в течение времени t_з1, одновременно растет противо-ЭДС в активно-индуктивной нагрузке. Во время t_з2 тиристоры VS1 и VS4 выключаются, а тиристиры VS2 и VS3 включаются. При этом ток от источника U₁ через тиристиры VS2 и VS3 не течет, так как его направление противоположно току , создаваемому накопленной в Z_Н энергией, протекающему под действием противо-ЭДС нагрузки. Ток течет от Z_Н к источнику U₂ через диоды VD2 и VD3. При этом от нагрузки в источник U₁ отдается энергия. Пока накопленная в Z_Н энергия не станет равна нулю, направление тока во время t_з2 будет задаваться полярностью противо-ЭДС нагрузки, а не источником U₁.

Поскольку при  > 0,5 t_з1 всегда больше t_з2, ток никогда не успеет уменьшиться до нуля, т.е. полярность напряжения и тока нагрузки всегда будет положительной (от клеммы «А» нагрузки к клемме «В»). Суммарный ток нагрузки будет равен сумме токов и :

(i₂ = + ).

При  < 0,5 t_з1< t_з2, следовательно, направление тока в нагрузке будет задаваться током - = i₁, протекающим через тиристоры VS2 и VS3 (от клеммы «В» нагрузки к клемме «А») во время t_з2. Во время t_з1 через нагрузку будут протекать ток - через диоды VD1 и VD4. При этом от нагрузки будет передаваться энергия источнику U₁. Суммарный ток в нагрузке будет равен сумме тока  и  ( i₂ =   ).