Трехфазный выпрямитель на тиристорах: Трехфазный управляемый тиристорный выпрямитель напряжения: примеры практического применения.

Выпрямитель на тиристорах схема: тиристорный мост

Тиристор как диод

При разработке регулируемого источника питания без высокочастотного преобразователя разработчик сталкивается с такой проблемой, что при минимальном выходном напряжении и большом токе нагрузки на регулирующем элементе стабилизатор рассеивается большая мощность. До настоящего времени в большинстве случаев эту проблему решали так: делали несколько отводов у вторичной обмотки силового трансформатора и разбивали весь диапазон регулировки выходного напряжения на несколько поддиапазонов. Такой принцип использован во многих серийных источниках питания, например, УИП-2 и более современных. Понятно, что использование источника питания с несколькими поддиапазонами усложняется, усложняется также дистанционное управление таким источником питания, например, от ЭВМ.

Выходом мне показалось использование управляемого выпрямителя на тиристоре т. к. появляется возможность создания источника питания, управляемого одной ручкой установки выходного напряжения или одним управляющим сигналом с диапазоном регулировки выходного напряжения от нуля (или почти от нуля) до максимального значения. Такой источник питания можно будет изготовить из готовых деталей, имеющихся в продаже.

К настоящему моменту управляемые выпрямители с тиристорами описаны и весьма подробно в книгах по источникам питания, но практически в лабораторных источниках питания применяются редко. В любительских конструкциях они также редко встречаются (кроме, конечно, зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов). Надеюсь, что настоящая работа поможет изменить это положение дел.

В принципе, описанные здесь схемы могут быть применены для стабилизации входного напряжения высокочастотного преобразователя, например, как это сделано в телевизорах “Электроника Ц432”. Приведенные здесь схемы могут также быть использованы для изготовления лабораторных источников питания или зарядных устройств.

Описание своих работ я привожу не в том порядке как я их проводил, а более или менее упорядочено. Сначала рассмотрим общие вопросы, затем “низковольтные” конструкции типа источников питания для транзисторных схем или зарядки аккумуляторов и затем “высоковольтные” выпрямители для питания схем на электронных лампах.

Работа тиристорного выпрямителя на емкостную нагрузку

В литературе описано большое количество тиристорных регуляторов мощности, работающих на переменном или пульсирующем токе с активной (например, лампы накаливания) или индуктивной (например, электродвигатель) нагрузкой. Нагрузкой же выпрямителя обычно является фильтр в котором для сглаживания пульсаций применяются конденсаторы, поэтому нагрузка выпрямителя может иметь емкостный характер.

Рассмотрим работу выпрямителя с тиристорным регулятором на резистивно-емкостную нагрузку. Схема подобного регулятора приведена на рис. 1.

Рис. 1.

Здесь для примера показан двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, однако он может быть выполнен и по другой схеме, например, мостовой. Иногда тиристоры кроме регулирования напряжения на нагрузке Uн выполняют также функцию выпрямительных элементов (вентилей), однако такой режим допускается не для всех тиристоров (тиристоры КУ202 с некоторыми литерами допускают работу в качестве вентилей). Для ясности изложения предположим, что тиристоры используются только для регулирования напряжения на нагрузке Uн, а выпрямление производится другими приборами.

Принцип работы тиристорного регулятора напряжения поясняет рис. 2. На выходе выпрямителя (точка соединения катодов диодов на рис. 1) получаются импульсы напряжения (нижняя полуволна синусоиды “вывернута” вверх), обозначенные Uвыпр. Частота пульсаций fп на выходе двухполупериодного выпрямителя равна удвоенной частоте сети, т. е. 100Hz при питании от сети 50Hz. Схема управления подает на управляющий электрод тиристора импульсы тока (или света если применен оптотиристор) с определенной задержкой tз относительно начала периода пульсаций, т. е. того момента, когда напряжение выпрямителя Uвыпр становится равным нулю.

Рис. 2.

Рисунок 2 выполнен для случая, когда задержка tз превышает половину периода пульсаций. В этом случае схема работает на падающем участке волны синусоиды. Чем больше задержка момента включения тиристора, тем меньше получится выпрямленное напряжение Uн на нагрузке. Пульсации напряжения на нагрузке Uн сглаживаются конденсатором фильтра Cф. Здесь и далее сделаны некоторые упрощения при рассмотрении работы схем: выходное сопротивление силового трансформатора считается равным нулю, падение напряжения на диодах выпрямителя не учитывается, не учитывается время включения тиристора. При этом получается что подзаряд емкости фильтра Cф происходит как бы мгновенно. В реальности после подачи запускающего импульса на управляющий электрод тиристора заряд конденсатора фильтра занимает некоторое время, которое, однако, обычно намного меньше периода пульсаций Тп.

Теперь представим, что задержка момента включения тиристора tз равна половине периода пульсаций (см. рис. 3). Тогда тиристор будет включаться, когда напряжение на выходе выпрямителя проходит через максимум.

Рис. 3.

В этом случае напряжение на нагрузке Uн также будет наибольшим, примерно таким же, как если бы тиристорного регулятора в схеме не было (пренебрегаем падением напряжения на открытом тиристоре).

Здесь мы и сталкиваемся с проблемой. Предположим, что мы хотим регулировать напряжение на нагрузке почти от нуля до наибольшего значения, которое можно получить от имеющегося силового трансформатора. Для этого с учетом сделанных ранее допущения потребуется подавать на тиристор запускающие импульсы ТОЧНО в момент, когда Uвыпр проходит через максимум, т. е. tз=Tп/2. С учетом того, что тиристор открывается не моментально, а подзарядка конденсатора фильтра Cф также требует некоторого времени, запускающий импульс нужно подать несколько РАНЬШЕ половины периода пульсаций, т. е. tз<Tп/2. Проблема в том, что во-первых сложно сказать насколько раньше, т. к. это зависит от таких причин, которые при расчете точно учесть сложно, например, времени включения данного экземпляра тиристора или полного (с учетом индуктивностей) выходного сопротивления силового трансформатора. Во-вторых, даже если произвести расчет и регулировку схемы абсолютно точно, время задержки включения tз, частота сети, а значит, частота и период Tп пульсаций, время включения тиристора и другие параметры со временем могут измениться. Поэтому для того чтобы получить наибольшее напряжение на нагрузке Uн возникает желание включать тиристор намного раньше половины периода пульсаций.

Предположим, что так мы и поступили, т. е. установили время задержки tз намного меньшее Тп/2. Графики, характеризующие работу схемы в этом случае приведены на рис. 4. Заметим, что если тиристор откроется раньше половины полупериода, он будет оставаться в открытом состоянии пока не закончится процесс заряда конденсатора фильтра Cф (см. первый импульс на рис. 4).

Рис. 4.

Оказывается, что при малом времени задержки tз возможно возникновение колебаний выходного напряжения регулятора. Они возникают в том случае, если в момент подачи на тиристор запускающего импульса напряжение на нагрузке Uн оказывается больше напряжения на выходе выпрямителя Uвыпр. В этом случае тиристор оказывается под обратным напряжением и не может открыться под действием запускающего импульса. Один или несколько запускающих импульсов могут быть пропущены (см. второй импульс на рис. 4). Следующее включение тиристора произойдет когда конденсатор фильтра разрядится и в момент подачи управляющего импульса тиристор будет находиться под прямым напряжением.

Вероятно, наиболее опасным является случай, когда оказывается пропущен каждый второй импульс. В этом случае через обмотку силового трансформатора будет проходить постоянный ток, под действием которого трансформатор может выйти из строя.

Для того чтобы избежать появления колебательного процесса в схеме тиристорного регулятора вероятно можно отказаться от импульсного управления тиристором, но в этом случае схема управления усложняется или становится неэкономичной. Поэтому автор разработал схему тиристорного регулятора в которой тиристор нормально запускается управляющими импульсами и колебательного процесса не возникает. Такая схема приведена на рис. 5.

Рис. 5.

Здесь тиристор нагружен на пусковое сопротивление Rп, а конденсатор фильтра Cф и нагрузка Rн подключены через пусковой диод VDп. В такой схеме запуск тиристора происходит независимо от напряжения на конденсаторе фильтра Cф. После подачи запускающего импульса на тиристор его анодный ток сначала начинает проходить через пусковое сопротивление Rп и, затем, когда напряжение на Rп превысит напряжение на нагрузке Uн, открывается пусковой диод VDп и анодный ток тиристора подзаряжает конденсатор фильтра Cф. Сопротивление Rп выбирается такой величины чтобы обеспечить устойчивый запуск тиристора при минимальном времени задержки запускающего импульса tз. Понятно, что на пусковом сопротивлении бесполезно теряется некоторая мощность. Поэтому в приведенной схеме предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания, тогда можно будет применить пусковое сопротивление большой величины и уменьшить потери мощности.

Схема на рис. 5 имеет тот недостаток, что ток нагрузки проходит через дополнительный диод VDп, на котором бесполезно теряется часть выпрямленного напряжения. Этот недостаток можно устранить, если подключить пусковое сопротивление Rп к отдельному выпрямителю. Схема с отдельным выпрямителем управления, от которого питается схема запуска и пусковое сопротивление Rп приведена на рис. 6. В этой схеме диоды выпрямителя управления могут быть маломощными т. к. ток нагрузки протекает только через силовой выпрямитель.

Рис. 6.

Низковольтные источники питания с тиристорным регулятором

Ниже приводится описание нескольких конструкций низковольтных выпрямителей с тиристорным регулятором. При их изготовлении я взял за основу схему тиристорного регулятора, применяемого в устройствах для заряда автомобильных аккумуляторов (см. рис. 7). Эта схема успешно применялась моим покойным товарищем А. Г. Спиридоновым.

Рис. 7.

Элементы, обведенные на схеме (рис. 7), устанавливались на небольшой печатной плате. В литературе описано несколько подобных схем, отличия между ними минимальны, в основном, типами и номиналами деталей. В основном отличия такие:

1. Применяют времязадающие конденсаторы разной емкости, т. е. вместо 0.5mF ставят 1mF, и, соответственно, переменное сопротивление другой величины. Для надежности запуска тиристора в своих схемах я применял конденсатор на 1mF.

2. Параллельно времязадающему конденсатору можно не ставить сопротивление (3kW на рис. 7). Понятно, что при этом может потребоваться переменное сопротивление не на 15kW, а другой величины. Влияние сопротивления, параллельного времязадающему конденсатору на устойчивость работы схемы я пока не выяснил.

3. В большинстве описанных в литературе схем применяются транзисторы типов КТ315 и КТ361. Порою они выходят из строя, поэтому в своих схемах я применял более мощные транзисторы типов КТ816 и КТ817.

4. К точке соединения базы pnp и коллектора npn транзисторов может быть подключен делитель из сопротивлений другой величины (10kW и 12kW на рис. 7).

5. В цепи управляющего электрода тиристора можно установить диод (см. на схемах, приведенных ниже). Этот диод устраняет влияние тиристора на схему управления.

Схема (рис. 7) приведена для примера, несколько подобных схем с описаниями можно найти в книге “Зарядные и пуско-зарядные устройства: Информационный обзор для автолюбителей / Сост. А. Г. Ходасевич, Т. И. Ходасевич -М.:НТ Пресс, 2005”. Книга состоит из трех частей, в ней собраны чуть ли не все зарядные устройства за историю человечества.

Простейшая схема выпрямителя с тиристорным регулятором напряжения приведена на рис. 8.

Рис. 8.

В этой схеме использован двухполупериодный выпрямитель со средней точкой т. к. в ней содержится меньше диодов, поэтому нужно меньше радиаторов и выше КПД. Силовой трансформатор имеет две вторичные обмотки на переменное напряжение 15V. Схема управления тиристором здесь состоит из конденсатора С1, сопротивлений R1-R6, транзисторов VT1 и VT2, диода VD3.

Рассмотрим работу схемы. Конденсатор С1 заряжается через переменное сопротивление R2 и постоянное R1. Когда напряжение на конденсаторе C1 превысит напряжение в точке соединения сопротивлений R4 и R5, открывается транзистор VT1. Коллекторный ток транзистора VT1 открывает VT2. В свою очередь, коллекторный ток VT2 открывает VT1. Таким образом, транзисторы лавинообразно открываются и происходит разряд конденсатора C1 в управляющий электрод тиристора VS1. Так получается запускающий импульс. Изменяя переменным сопротивлением R2 время задержки запускающего импульса, можно регулировать выходное напряжение схемы. Чем больше это сопротивление, тем медленнее происходит заряд конденсатора C1, больше время задержки запускающего импульса и ниже выходное напряжение на нагрузке.

Постоянное сопротивление R1, включенное последовательно с переменным R2 ограничивает минимальное время задержки импульса. Если его сильно уменьшить, то при минимальном положении переменного сопротивления R2 выходное напряжение будет скачком исчезать. Поэтому R1 подобрано таким образом чтобы схема устойчиво работала при R2 в положении минимального сопротивления (соответствует наибольшему выходному напряжению).

В схеме использовано сопротивление R5 мощностью 1W только потому, что оно попалось под руку. Вероятно вполне достаточно будет установить R5 мощностью 0.5W.

Сопротивление R3 установлено для устранения влияния наводок на работу схемы управления. Без него схема работает, но чувствительна, например, к прикосновению к выводам транзисторов.

Диод VD3 устраняет влияние тиристора на схему управления. На опыте я проверил и убедился что с диодом схема работает устойчивее. Короче, не нужно скупиться, проще поставить Д226, коих запасы неисчерпаемы и сделать надежно работающее устройство.

Сопротивление R6 в цепи управляющего электрода тиристора VS1 повышает надежность его работы. Иногда это сопротивление ставят большей величины или не ставят вовсе. Схема без него обычно работает, но тиристор может самопроизвольно открываться под действием помех и утечек в цепи управляющего электрода. Я установил R6 величиной 51W как рекомендовано в справочных данных тиристоров КУ202.

Сопротивление R7 и диод VD4 обеспечивают надежный запуск тиристора при малом времени задержки запускающего импульса (см. рис. 5 и пояснения к нему).

Конденсатор C2 сглаживает пульсации напряжения на выходе схемы.

В качестве нагрузки при опытах регулятором использовалась лампа от автомобильной фары.

Схема с отдельным выпрямителем для питания цепей управления и запуска тиристора приведена на рис. 9.

Рис. 9.

Достоинством данной схемы является меньшее число силовых диодов, требующих установки на радиаторы. Заметим, что диоды Д242 силового выпрямителя соединены катодами и могут быть установлены на общий радиатор. Анод тиристора соединенный с его корпусом подключен к “минусу” нагрузки.

Монтажная схема этого варианта управляемого выпрямителя приведена на рис. 10.

Рис. 10.

Для сглаживания пульсаций выходного напряжения может быть применен LC-фильтр. Схема управляемого выпрямителя с таким фильтром приведена на рис. 11.

Рис. 11.

Я применил именно LC-фильтр по следующим соображениям:

1. Он более устойчив к перегрузкам. Я разрабатывал схему для лабораторного источника питания, поэтому перегрузки его вполне возможны. Замечу, что даже если сделать какую-либо схему защиты, то у нее будет некоторое время срабатывания. За это время источник питания не должен выходить из строя.

2. Если сделать транзисторный фильтр, то на транзисторе обязательно будет падать некоторое напряжение, поэтому КПД будет низкий, а транзистору может потребоваться радиатор.

В фильтре использован серийный дроссель Д255В.

Рассмотрим возможные модификации схемы управления тиристором. Первая из них показана на рис. 12.

Рис. 12.

Обычно времязадающую цепь тиристорного регулятора делают из включенных последовательно времязадающего конденсатора и переменного сопротивления. Иногда удобно построить схему так, чтобы один из выводов переменного сопротивления был подключен к “минусу” выпрямителя. Тогда можно включить переменное сопротивление параллельно конденсатору, как сделано на рисунке 12. Когда движок находится в нижнем по схеме положении, основная часть тока, проходящего через сопротивление 1.1kW поступает во времязадающий конденсатор 1mF и быстро заряжает его. При этом тиристор запускается на “макушках” пульсаций выпрямленного напряжения или немного раньше и выходное напряжение регулятора получается наибольшим. Если движок находится в верхнем по схеме положении, то времязадающий конденсатор закорочен и напряжение на нем никогда не откроет транзисторы. При этом выходное напряжение будет равно нулю. Меняя положение движка переменного сопротивления, можно изменять силу тока, заряжающего времязадающий конденсатор и, таким образом, время задержки запускающих импульсов.

Иногда требуется производить управление тиристорным регулятором не при помощи переменного сопротивления, а от какой-нибудь другой схемы (дистанционное управление, управление от вычислительной машины). Бывает, что детали тиристорного регулятора находятся под большим напряжением и непосредственное присоединение к ним опасно. В этих случаях вместо переменного сопротивления можно использовать оптрон.

Рис. 13.

Пример включения оптрона в схему тиристорного регулятора показан на рис. 13. Здесь используется транзисторный оптрон типа 4N35. База его фототранзистора (вывод 6) соединена через сопротивление с эмиттером (вывод 4). Это сопротивление определяет коэффициент передачи оптрона, его быстродействие и устойчивость к изменениям температуры. Автор испытал регулятор с указанным на схеме сопротивлением 100kW, при этом зависимость выходного напряжения от температуры оказалась ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ, т. е. при очень сильном нагреве оптрона (оплавилась полихлорвиниловая изоляция проводов) выходное напряжение уменьшалось. Вероятно, это связано с уменьшением отдачи светодиода при нагреве. Автор благодарит С. Балашова за советы по использованию транзисторных оптронов.

Рис. 14.

При регулировке схемы управления тиристором иногда бывает полезна подстройка порога срабатывания транзисторов. Пример такой подстройки показан на рис. 14.

Рассмотрим также пример схемы с тиристорным регулятором на большее напряжение (см. рис. 15). Схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора ТСА-270-1, дающей переменное напряжение 32V. Номиналы деталей, указанные на схеме, подобраны под это напряжение.

Рис. 15.

Схема на рис. 15 позволяет плавно регулировать выходное напряжение от 5V до 40V, что достаточно для большинства устройств на полупроводниковых приборах, таким образом, эту схему можно взять за основу при изготовлении лабораторного источника питания.

Недостатком этой схемы является необходимость рассеивать достаточно большую мощность на пусковом сопротивлении R7. Понятно, что чем меньше ток удержания тиристора, тем больше может быть величина и меньше мощность пускового сопротивления R7. Поэтому здесь предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания.

Заметим также следующее. Часто в схемах тиристорных регуляторов применяют пороговые элементы с неизменным порогом срабатывания. При макетировании схемы автор решил так поступить чтобы обеспечить подачу в управляющий электрод тиристора импульсов постоянной амплитуды. Попытка стабилизировать порог срабатывания транзисторной схемы управления привела к ухудшению стабильности ее работы. Поэтому от стабилизации напряжения на конденсаторе C1, при котором открываются транзисторы было решено отказаться; к точке соединения базы VT1 и коллектора VT2 подключен делитель R4R5, питающийся пульсирующим напряжением с выпрямителя на диодах VD1-VD4. В этом случае схема работает устойчиво и в ней не замечено паразитных колебаний.

Кроме обычных тиристоров в схеме тиристорного регулятора может быть использован оптотиристор. На рис. 16. приведена схема с оптотиристором ТО125-10.

Рис. 16.

Здесь оптотиристор просто включен вместо обычного, но т.к. его фототиристор и светодиод изолированы друг от друга, схемы его применения в тиристорных регуляторах могут быть и другими. Заметим, что благодаря малому току удержания тиристоров ТО125 пусковое сопротивление R7 требуется менее мощное, чем в схеме на рис. 15. Поскольку автор опасался повредить светодиод оптотиристора большими импульсными токами, в схему было включено сопротивление R6. Как оказалось, схема работает и без этого сопротивления, причем без него схема лучше работает при низких напряжениях на выходе.

Высоковольтные источники питания с тиристорным регулятором

При разработке высоковольтных источников питания с тиристорным регулятором за основу была взята схема управления оптотиристором, разработанная В. П. Буренковым (ПРЗ) для сварочных аппаратов. Для этой схемы разработаны и выпускаются печатные платы. Автор выражает благодарность В. П. Буренкову за образец такой платы. Схема одного из макетов регулируемого выпрямителя с использованием платы конструкции Буренкова приведена на рис. 17.

Рис. 17.

Детали, установленные на печатной плате обведены на схеме пунктиром. Как видно из рис. 16, на плате установлены гасящие сопротивления R1 и R2, выпрямительный мост VD1 и стабилитроны VD2 и VD3. Эти детали предназначены для питания от сети 220V. Чтобы испытать схему тиристорного регулятора без переделок в печатной плате, использован силовой трансформатор ТБС3-0,25У3, вторичная обмотка которого подключена таким образом, что с нее снимается переменное напряжение 200V, т. е. близкое к нормальному питающему напряжению платы. Схема управления работает аналогично описанным выше, т. е. конденсатор С1 заряжается через подстроечное сопротивление R5 и переменное сопротивление (установлено вне платы) до того момента, пока напряжение на нем не превысит напряжение на базе транзистора VT2, после чего транзисторы VT1 и VT2 открываются и происходит разряд конденсатора С1 через открывшиеся транзисторы и светодиод оптронного тиристора.

Достоинством данной схемы является возможность подстройки напряжения, при котором открываются транзисторы (при помощи R4), а также минимального сопротивления во времязадающей цепи (при помощи R5). Как показывает практика, иметь возможность такой подстройки весьма полезно, особенно если схема собирается в любительских условиях из случайных деталей. При помощи подстроечных сопротивлений R4 и R5 можно добиться регулировки напряжения в широких пределах и устойчивой работы регулятора.

С этой схемы я начинал свои ОКР по разработке тиристорного регулятора. В ней же и был обнаружен пропуск запускающих импульсов при работе тиристора на емкостную нагрузку (см. рис. 4). Желание повысить стабильность работы регулятора привело к появлению схемы рис. 18. В ней автор опробовал работу тиристора с пусковым сопротивлением (см. рис 5.

Рис. 18.

В схеме рис. 18. использована та же плата, что и в схеме рис. 17, только с нее удален диодный мост, т.к. здесь используется один общий для нагрузки и схемы управления выпрямитель. Заметим, что в схеме на рис. 17 пусковое сопротивление подобрано из нескольких параллельно включенных чтобы определить максимально возможное значение этого сопротивления, при котором схема начинает устойчиво работать. Между катодом оптотиристора и конденсатором фильтра включено проволочное сопротивление 10W. Оно нужно для ограничения бросков тока через опторитистор. Пока это сопротивление не было установлено, после поворота ручки переменного сопротивления оптотиристор пропускал в нагрузку одну или несколько целых полуволн выпрямленного напряжения.

На основании проведенных опытов была разработана схема выпрямителя с тиристорным регулятором, пригодная для практического использования. Она приведена на рис. 19.

Рис. 19.

Данная схема (рис. 19) может быть использована как лабораторный источник питания для конструкций на электронных лампах, для налаживания импульсных источников питания и пр. Рассмотрим особенности схемы. Оптотиристор ТО125 кроме того, что имеет относительно малый ток удержания, позволяет соединить схему управления с общим проводом, что упрощает ее наладку, дистанционное управление. Поскольку схема управления и переменное сопротивление находятся под низкими напряжениями, прикосновение к ним безопасно. Схема управления и нагрузка питаются от одного выпрямителя на диодах VD1-VD4. Питание подается на схему управления через гасящие сопротивления R1A-R1E. При налаживании выяснилось, что схема работает устойчивее, если стабилитроны VD5 и VD6 зашунтировать сопротивлением R9. Без этого сопротивления при малом выходном напряжении (регулятор в положении наибольшего сопротивления) в схеме возникали паразитные колебания. При установленном сопротивлении R9 напряжение на катоде стабилитрона VD5 имеет вид половин синусоиды, верхушки которой могут быть ограничены стабилитронами VD5 и VD6. Также оказалось, что точка соединения базы транзистора VT2 и коллектора VT1 очень чувствительна к действию наводок. Например, работу регулятора нарушало прикосновение к этой точке пальцем. После установки сопротивления R10 чувствительность схемы управления к действию наводок значительно уменьшилась. Использован силовой трансформатор ТСА-270-1 от цветных ламповых телевизоров. Схема рис. 18 была собрана на печатной плате SCR1M0, см. рис. 19.

Рис. 20.

Печатная плата SCR1M0 (рис. 20) разработана для установки на нее современных малогабаритных электролитических конденсаторов и проволочных сопротивлений в керамическом корпусе типа SQP. Автор выражает благодарность Р. Пеплову за помощь с изготовлением и испытанием этой печатной платы.

Поскольку автор разрабатывал выпрямитель с наибольшим выходным напряжением 500V, потребовалось иметь некоторый запас по выходному напряжению на случай снижения напряжения сети. Увеличить выходное напряжение оказалось возможным если пересоединить обмотки силового трансформатора, как показано на рис. 21.

Рис. 21.

Замечу также, что схема рис. 19 и плата рис. 20 разработаны с учетом возможности их дальнейшего развития. Для этого на плате SCR1M0 имеются дополнительные выводы от общего провода GND1 и GND2, от выпрямителя DC1

Разработка и налаживание выпрямителя с тиристорным регулятором SCR1M0 проводились совместно со студентом Р. Пеловым в ПГУ. C его помощью были сделаны фотографии модуля SCR1M0 и осциллограмм.

Рис. 22. Вид модуля SCR1M0 со стороны деталей

Рис. 23. Вид модуля SCR1M0 со стороны пайки

Рис. 24. Вид модуля SCR1M0 сбоку

Таблица 1. Осциллограммы при малом напряжении

№ п/п

Минимальное положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

2 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

50 В/дел

2 мс/де

Таблица 2. Осциллограммы при среднем напряжении

№ п/п

Среднее положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

2 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

Таблица 3. Осциллограммы при максимальном напряжении

№ п/п

Максимальное положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

1 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

По ходу налаживания схемы была выявлена ее склонность к паразитным колебаниям “выбросам” при малом (менее 100V) выходном напряжении. Т. е. в течение некоторого времени регулятор работает нормально и дает, скажем, 30V выходного напряжения, потом дает выброс вольт в 400, потом снова работает нормально, потом снова выброс и т. д. Возникло подозрение, что это явление возникает из-за того, что тиристор не успевает закрыться если он был открыт в самом конце полупериода. Тогда он может оставаться некоторое время открытым и пропустить ВЕСЬ следующий полупериод.

Чтобы избавиться от этого недостатка схема регулятора была изменена. Было установлено два тиристора – каждый на свой полупериод. С этими изменениями схема испытывалась несколько часов и “выбросов” замечено не было.

Источник: http://shemu.ru/266-vypryamiteli-s-tiristornym-regulyatorom-napryazheniya

Мостовая схема параллельного тиристорного инвертора. Принцип работы схемы

В цепях постоянного тока выключение тиристора обеспечивается путём включения параллельно тиристору ранее заряженного конденсатора с напряжением, полярность которого обратна по отношению к тиристору (принудительная коммутация). Рис. 2.

Рис. 2 Мостовая схема параллельного тиристорного инвертора

По способу включения конденсатора С с нагрузкой тиристорные инверторы делят на: параллельные, последовательные и последовательно-параллельные.

Принцип действия мостового инвертора (рис. 2):

Тиристоры открываются попарно (VS1 и VS3, VS2 и VS4) на время равное Т / 2 под воздействием положительных импульсов тока, которые подаются от схемы управления в управляющие электроды тиристоров. Выходной ток инвертора распределяется между нагрузкой и конденсатором, заряжая конденсатор полярностью, указанной на рисунке 2 без скобок. При t = T/2 схема управления посылает импульсы и включает тиристоры VS2 и VS4. Конденсатор оказывается закороченным. Ток заряда конденсатора, протекая навстречу анодному току тиристоров VS1 и VS3, уменьшает его до 0 практически мгновенно из-за малости сопротивления в контуре разряда конденсатора через тиристоры.

После падения анодного тока тиристоров VS1 и VS3 до 0 к ним прикладывается обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе. VS1 и VS3 запираются. Конденсатор перезаряжается через VS2 и VS4, приобретая противоположную. Полярность, необходимую для осуществления коммутации на следующем полупериоде, когда включаются VS1 и VS3. Перезаряд конденсатора должен быть медленным.

Контрольные вопросы:

1. Что такое тиристорный инвертор?

2. Какие элементы в качестве коммутационных использует в тиристорных инверторах?

3. Где применяют тиристорные инверторы?

4. Принцип работы инвертора тока и инвертора напряжения?

5. Какое назначение дросселя на входе схемы инвертора тока?

6. Зачем необходим конденсатор, подключенный параллельно к источнику питания, в схеме инвертора напряжения?

7. В чем заключается главная проблема при проектировании инверторов?

8. Что такое принудительная коммутация, т.е. как осуществляется выключение тиристора в цепях постоянного тока?

ИНВЕРТОРЫ, ВЕДОМЫЕ СЕТЬЮ

Как уже отмечалось, инвертированием называется процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Если при этом приемная часть такого преобразователя (нагрузка) не имеет других источников питания, то инвертор называется автономным. Если же инвертор преобразует энергию постоянного тока и отдает ее в сеть, где есть другие источники, то он называется инвертором, ведомым сетью (ИВС), или просто ведомым.

ИВС выполняют практически по таким же схемам, что и управляемые выпрямители. На рис. 1, а показана простейшая схема однофазного двухполупериодного ИВС. В качестве источника энергии используется обычная машина постоянного тока (МПТ), которая может работать в режиме как двигателя, так и генератора.

Рис. 1. Однофазный ведомый инвертор (а) и диаграммы его работы (б-д)

Выходным звеном инвертора, работающего на сеть переменного тока, является трансформатор, параметры которого (количество обмоток и число витков) определяют значение и число фаз получаемого переменного напряжения.

Для получения такого напряжения необходимо обеспечить периодический переход тока из одной обмотки в другую. Это достигается путем прерывания постоянного тока и распределения его по фазам трансформатора с помощью управляемых вентилей.

Чтобы изменить направление потока энергии, следует изменить знак мощности , развиваемой выпрямителем.

Так как направление тока изменить нельзя вследствие односторонней проводимости тиристоров, то изменить знак Pd можно только изменением знака , что достигается в управляемом выпрямителе увеличением угла управления

При выпрямлении источником энергии является сеть, поэтому при кривая тока , потребляемого от сети, совпадает по фазе с напряжением питания (рис. 1,б). Если , то форма тока близка к прямоугольной, тиристор VD1 работает в первом полупериоде, VD2 — во втором и машина работает в двигательном режиме (рис. 1, в, полярность на клеммах указана на рис. 1, а).

При работе схемы в качестве инвертора источником питания служит машина постоянного тока, причем полярность на ее клеммах — обратная (на рис. 1, а в скобках).

Изменение полярности источника постоянного тока одно из обязательных условий перехода схемы в режим инвертирования. При этом фазовый сдвиг между составит (рис. 1,г), а тиристоры будут работать в обратной последовательности: в первом полупериоде — VD2, во втором — VD1 (рис. 1, д).

Таким образом, тиристоры находятся в открытом состоянии при отрицательной полярности напряжений вторичных обмоток трансформатора, при этом осуществляются поочередное подключение обмоток трансформатора через дроссель к источнику постоянного тока и передача энергии в сеть.

Ранее проводивший тиристор запирается под действием обратного напряжения сети со стороны вторичных обмоток, отсюда и название инвертора — ведомый.

К ранее проводившему тиристору при отпирании очередного прикладывается обратное напряжение, равное сумме напряжений двух вторичных обмоток только в том случае, если очередной тиристор отпирается в момент, когда на подключенной к нему обмотке имеет место напряжение положительной полярности. Т. е. реальное значение угла а должно быть меньше п на некоторый угол , иначе говоря , или

, или (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма работы тиристора в ИВС

Если же очередной тиристор будет отпираться при , то условие запирания ранее проводившего тиристора не будет выполнено, он останется открытым, будет создана цепь короткого замыкания источника постоянного тока через вторичные обмотки трансформатора и ИВС выйдет из строя. Такое явление называется опрокидыванием инвертора.

Таким образом, второе условие перехода схемы в режим инвертирования — протекание тока через тиристоры при отрицательном напряжении на обмотках.

Трехфазные инверторы применяются значительно чаще чем одно­фазные. Схема трехфазного ИВС подобна данной схеме, только вместо нагрузки последовательно с дросселем включается источник постоянного тока, а выходной частью схемы служит первичная обмотка трансформатора, включенная на ведомую сеть. Характеристики и параметры трехфазного ИВС аналогичны однофазному..34эм.03.12.14г.

Лекция № 6

«Силовые схемы полупроводниковых преобразователей»(ПП)

В основе всех силовых ПП лежат трехфазные мостовые или, реже, лу­чевые (нулевые) вентильные группы (рис. 9.7).

Силовая схема трехфазного мостового управляемого выпрямителя и трехфазного ведомого сетью инвертора состоят из одной мостовой вен­тильной группы. При этом силовые схемы выпрямителя и инвертора не отличаются между собой (рис. 9.7, б),

Рис. 9.7. Вентильные группы: а – лучевые; б – мостовые

Преобразователь частоты со звеном постоянного тока состоит из двух мостовых вентильных групп, включенных последовательно, одна из кото­рых работает в режиме выпрямителя, а другая – инвертора.

В качестве вы­прямителя применяют неуправляемый или управляемый выпрямитель, в качестве инвертора – автономный или ведомый инвертор.

Силовая схема двухзвенного преобразователя частоты на базе ведомого инвертора пред­ставлена на рис. 9.8.

Рис. 9.8, ППЧ со звеном постоянного тока на базе ВИ; 1 – управляемый выпрямитель; 2 – ведомый инвертор; 3 – дроссель

Данный преобразователь является обратимым, т.е. может проводить электроэнергию в обоих направлениях.

Двухзвенные преобразователи на базе Автономного Инвертора сложнее и дороже, однако могут работать на сеть с любой нагрузкой и не требуют источника ЭДС в питающей сети.

Принципиальная схема силовой части двухзвенного ПП на базе АИ представлена на рис. 9.9.

Рис. 9.9. ППЧ со звеном постоянного тока на базе АИ: 1 – неуправляемый выпрямитель;2 – автономный инвертор напряжения

Силовая схема автономного инвертора состоит из трех вентильных мостов.

Два диодных моста работают в режиме неуправляемых выпрямите­лей, а мост на транзисторах – в режиме автономного инвертора.

Второй неуправляемый мостовой выпрямитель на диодах, включенный встречно параллельно инвертору, необходим для исключения электрического пробоя транзисторов при их коммутации.

Конденсатор в звене постоянного тока является для преобразователя источником напряжения.

Непосредственные полупроводниковые преобразователи частоты (ППЧ) могут проводить электрическую энергию в обоих направлениях, т.е. являются обратимыми.

КПД у данных преобразователей несколько выше, чем у двухзвенных.

Недостатком является ограничение величины выходной частоты, как правило, на уровне 30 — 40 % от входной.

Кроме того, общее количество вентилей у данных преобразователей выше, что повышает их стоимость, усложняет систему управления, повышает массу и габариты.

По схеме соединения силовой цепи непосредственные ППЧ могут выполняться с нулевыми (лучевыми) или мостовыми вентильными группа­ми.

Принципиальная схема преобразователя с лучевыми вентильными группами приведена на рис. 9.10.

Рис. 9.10. Непосредственный ППЧ с нулевыми вентильными группами

Силовая схема непосредственного ППЧ с нулевыми вентильными группами содержит 18 тиристоров, объединенных в шесть вентильных групп, включенных попарно встречно-параллельно.

Достоинства непо­средственных ППЧ, выполненных по схеме с нулевыми вентильными группами, заключаются в :

-относительно малом числе тиристоров,

-простоте силовой схемы и системы управления,

-возможности включения нагрузки в трехфазную группу без применения многообмоточного трансформатора.

На рис. 9.11 представлена силовая схема непосредственного ППЧ, выполненного на базе шести мостовых вентильных групп.

Рис. 9.11. Непосредственный ППЧ с мостовыми вентильными группами

К достоинствам непосредственных ППЧ, выполненных с использова­нием трехфазных мостовых вентильных групп, следует отнести то, что амплитуда пульсаций в кривой выходного напряжения, по сравнению с трехфазной нулевой схемой, уменьшается примерно в два раза при од­новременном увеличении вдвое частоты пульсаций.

Это существенно по­вышает качество выходного напряжения, позволяя на выходе преобразо­вателя получить более высокое значение частоты.

Однако, из-за образова­ния короткозамкнутых контуров, в преобразователе данного типа недопустима гальваническая связь между цепями нагрузки отдельных фаз. Поэтому в схемах непосредственных ППЧ с мостовыми вентильными группами для исключения контуров короткого замыкания, возникающих при коммутации вентилей, необходимо обеспечивать потенциальное раз­деление фаз за счет применения силовых трансформаторов на входе или выходе преобразователей.31эм.01.12.14г.32.эм.05.12.14г.

Лекция № 7

Управление асинхронными двигателями(АД) с использованием тиристорных преобразователей частоты(ТПЧ)

В электроприводе ТПЧ в основном служат для регулирования частоты тока, поступающего на статор АД.

Изменяющийся по частоте ток приводит к изменению угловой скорости поля статора, в результате пропорционально изменяется угловая скорость ротора. Плавное изменение частоты тока статора и широкий диапазон ее изменения позволяют плавно изменять угло­вую скорость АД в широких пределах.

Источник: https://studopedia.ru/5_105484_mostovaya-shema-parallelnogo-tiristornogo-invertora-printsip-raboti-shemi.html

Способы и схемы управления тиристором или симистором

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) — это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор — двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

  • Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

  • Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

  • Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

  • Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

  • Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

  • Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

  • Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

  • Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

  • Ток управления (IGT).

  • Максимальный ток управления электрода IGM.

  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания — это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора — он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения — на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление — тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Интересно:

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ — система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами — схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени — достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Алексей Бартош

Источник: http://electrik.info/main/praktika/1490-sposoby-i-shemy-upravleniya-tiristorom-ili-simistorom.html

9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Тиристорные регулируемые выпрямители
Простейшее мощное зарядное устройство можно собрать с применением силовых тиристоров. В подобных схемах они выполняют функцию выпрямителей, к которым подведено фазовое регулирование.
Как известно, тиристор открывается при протекании тока через управляющий электрод. Величины напряжения и тока можно найти в справочниках и даташитах. Силовым тиристорам для открытия требуется импульс, что делает управление экономичным, но усложняет схему. Закрывается тиристор, как и симистор, сам, на нуле синусоиды.
Так как мы рассматриваем простейшие схемы, то рассмотрим вариант обычного фазового регулирования, который подойдёт для проверки. Первый вариант — с трансформатором, имеющим две вторичных силовых обмотки (или одну со средней точкой). В этом случае требуется всего два выпрямительных элемента, роль которых и выполняют тиристоры. Силовая часть отмечена на схеме красным цветом.

Так как мощные зарядные устройства требуются, как правило, для высоковольтных аккумуляторных батарей, то получать низкое напряжение управления с силовой вторичной обмотки не выгодно по причине рассеивания большой мощности на гасящем резисторе, который также выполняет функции регулировочного. Поэтому для питания цепей управления, помеченных на схеме зелёным цветом, имеется дополнительная обмотка, которую легко можно намотать монтажным проводом на любой части трансформатора. Количество витков следует подобрать таким, чтобы напряжение соответствовало паспортному на конкретный тиристор.
Фазовое регулирование работает очень просто. Через регулировочный резистор R1 заряжаются конденсаторы С1 и C2. Время их заряда зависит от ёмкости и сопротивления резистора. Это время и определяет момент открытия тиристора. Чем меньше сопротивление, тем быстрее зарядится конденсатор и тем раньше на данном полупериоде откроется тиристор, и тем больший ток получит нагрузка. Для тиристоров Т161 понадобились конденсаторы на 100 мкФ и резистор на 33 Ом. Обрати внимание, что ток диодов моста DB1, мощность резистора R1, ток диодов D1 и D2 должны быть соответствующими токам управления тиристоров.
Схема мощного регулируемого зарядного устройства для трансформатора с одной силовой обмоткой будет отличаться лишь тем, что здесь требуется полноценный мост из четырёх выпрямительных элементов. В качестве двух из них используем силовые диоды VD1 и VD2. Управляющая часть схемы остаётся прежней.

В случае же, если напряжение силовой обмотки невысокое, то напряжение для управления тиристорами регулятора можно брать с неё же.
Как уже было сказано, эти схемы годятся лишь для проверки работы тиристорных регуляторов; такое управление допустимо лишь на сравнительно малых токах. Для управления мощными силовыми тиристорами, работающими на больших токах, управление следует делать импульсным. Возможная схема такого управления представлена ниже:

Однопереходный транзистор здесь может быть заменён аналогом из двух биполярных. Он открывается, когда напряжение на конденсаторе C1 достигнет определённого значения, а это время определяется, как и в предыдущей схеме, ёмкостью и сопротивлением. Для того, чтобы импульс управления получился токовым, добавлен транзистор VT2. Трансформатор должен иметь соотношение обмоток 1:1 и быть импульсным, желательно — на пермаллое. Фазировка обмоток — такая, какая была на оригинальной схеме из интернета, и, возможно, здесь есть ошибка. Для управления двумя тиристорами следует добавить на этот трансформатор ещё одну обмотку.

Источник: https://9zip.ru/home/tiristornye_reguliruemye_vypryamiteli.htm

Работа трехфазного мостового выпрямителя: принцип, схемы, характеристики

Пример HTML-страницы

Рассматриваемый выпрямитель (рис. 4.26) широко используется в устройствах большой мощности.


Опишем работу выпрямителя при подключении его к активной (рис. 4.26, а) и активноиндуктивной (рис. 4.26, б) нагрузке. Изучаемый выпрямитель подобен рассмотренному однофазному мостовому, но получает питание от трехфазного источника напряжения, содержит 6 тиристоров, представляет собой достаточно сложную систему и вследствие этого более труден для анализа.

Так как тиристоры Th Т2 и Т3 соединены катодами, принято говорить, что они составляют катодную группу тиристоров. Тиоисторы 74, Т5 и Г6, соединенные анодами, составляют анодную группу.

В однофазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с единственным тиристором и таких пар всего две. В трехфазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с одним из двух тиристоров противоположной группы. К примеру, тиристор Г, может проводить ток или в паре с тиристором Г5, или в паре с тиристором Г6. Вследствие этого имеется 6 пар тиристоров, совместно проводящих ток нагрузки.

Основная трудность при анализе выпрямителя состоит в том, чтобы определить, какая пара тиристоров находится во включенном состоянии или может в нем находиться (т. е. может быть включена импульсами управления). Подобные проблемы типичны для всех электронных устройств, содержащих нелинейные и, в частности, работающие в ключевом режиме элементы. При анализе таких устройств очень полезно выявить их характерные особенности, сужающие круг возможных сочетаний режимов работы элементов и упрощающие определение токов и напряжений.

Укажем такие особенности для рассматриваемой схемы.

— Не могут быть включены два тиристора одной группы (так как их проводящее состояние обеспечило бы протекание под действием соответствующего линейного напряжения очень большого обратного тока одного из тиристоров, что невозможно для исправного прибора).
— Если имеется пара включенных тиристоров, то напряжение ивых равно определенному линейному напряжению, причем возможны 6 вариантов:


Например, при включенных тиристорах Г, и Т5 ивых = = иаЬ а при включенных тиристорах Т4 и Т2 ивых = — иаЬ

Пусть в некоторый момент времени при включенной одной паре тиристоров ивых = и{ Тогда не может быть включена другая пара, для которой ивых = и2ии2< и{ (иначе это соответствовалооы включению тиристора, находящегося под обратным напряжением, что невозможно). Отсюда следует, что в рассматриваемой схеме исключено скачкообразное уменьшение напряжения ивых (ордината точки временной диаграммы напряжения ивых не может совершать скачки вниз). Но скачкообразное увеличение напряжения ивых вполне возможно.

Второе следствие этой особенности рассматриваемого выпрямителя состоит в том, что в случае, когда все тиристоры непрерывно получают импульсы управления (и таким образом выполняют функции диодов), в некоторый момент времени во включенном состоянии будет находиться та пара приборов, которая обеспечит наибольшее значение напряжения ивых (иначе, по крайней мере, на одном тиристоре этой пары создавалось бы существенное прямое напряжение).

Если тиристоры работают в режиме диодов (или если анализируется неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, кратко рассмотренный выше), для выявления включенных в заданный момент времени приборов достаточно:

  1. по временным диаграммам выбрать из трех (uab, иЬс, иса) одно линейное напряжение, имеющее максимальное по модулю значение;
  2. выделить в трехфазной схеме однофазную мостовую, питающуюся выбранным напряжением;
  3. определить два прибора (из четырех), которые открываются выбранным напряжением.

Пример использования алгоритма.

Работа выпрямителя на активную нагрузку при нулевом угле управления. В рассматриваемом случае тиристоры выполняют функции диодов (и результаты анализа применимы также к неуправляемому выпрямителю). Рассмотрим временные диаграммы (рис. 4.27), характеризующие работу схемы. Через Um обозначено амплитудное значение линейных напряжений uab, иЬс, иса (общим обозначением всех линейных напряжений является иЛ). Ось абсцисс разделена на отрезки, каждому из которых присвоен номер, обозначаемый через л.

На временной диаграмме напряжения ивых для каждого отрезка указано совпадающее с ним линейное напряжение, а на временной диаграмме тока ieblx — совпадающий с ним ток включенной пары тиристоров. Обратимся к отрезку с номером 1. На этом отрезке максимальным по модулю является напряжение иЬс

Однофазный выпрямитель, питающийся напряжением иЬс, образуют тиристоры Т2, Г3, Г5, Т6. Так как иЬс < О, открыты тиристоры Т4 и Т5 причем аналогично выполняется анализ для других отрезков.

Частота пульсаций (частота основной гармоники пульсаций) напряжения ивых в 6 раз больше частоты напряжения питающей сети, что сильно облегчает их фильтрацию. Приведем основные соотношения, характеризующие рассматриваемый режим. Среднее значение Ucp выходного напряжения:


где U — действующее значение линейного напряжения.

Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активную нагрузку

Угол управления а для каждого тиристора отсчитывается от момента включения соответствующего диода неуправляемого выпрямителя (по существу это справедливо и для рассмотренного однофазного мостового, и для других управляемых выпрямителей).
Как следует из последнего выражения, при а = 2л/3
Используя полученные выражения, изобразим регулировочную характеристику графически (рис. 4.28, сплошная линия).
Работа выпрямителя на активноиндуктивную нагрузку при угле управления я/3 рад (60 эл. град.) (рис. 4.29). При построении временных диаграмм предполагалось, что индуктивность LH достаточно велика и ток нагрузки практически постоянный. Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку.

Наличие индуктивности обеспечивает режим непрерывного тока.


Отсюда следует, что при а = л/2, Ucp = 0. Дадим графическое изображение регулировочной характеристики (рис. 4.28, пунктир).

Трехфазный управляемый выпрямитель со средней точкой трансформатора

В отличие от неуправляемого режима режим работы выпрямителя (см. рис. 2.1, а) с углом управления α  0 приводит к задержке вступ­ления в работу очередного тиристора и затягиванию работы предыдущего.  На рис. 4.1, а показаны кривые выпрямленного на­пряжения  ud(жирная кривая) и тока id (за­штрихованные площади) для трех значений углов регулирования при активной нагрузке.

Из рис. 4.3, а следует, что ток в ак­тивной нагрузке непрерывен при α  и носит прерывистый характер при α . Во втором случае ток в предыдущем тири­сторе обрывается раньше, чем включается после­дующий. Значение угла управления       α  является критическим. При нем нет различий, за счет чего выключается тиристор: либо за счет приложенного обратного напряжения (как это бывает в режиме непрерывного тока при α ), либо за счет перехода тока через ноль (как это бывает в режиме прерывистого тока при α ). Регулировочная характери­стика выпрямителя в каждой из указан­ных областей рассчитывается по различным вы­ражениям.

При α, принимая за на­чало отсчета момент перехода фазного напряже­ния через нуль (см. рис. 4.1, а) получим:

                                   (4.1)

где  = 1,17U. В этом случае каждый тиристор работает треть пе­риода.

Во второй зоне α ток через тиристор обрывается при прохождении соот­ветствующего фазного напряжения через нуль (см. рис. 4.1, a, ток через тиристор VS2, подключенный к фазе b). Длительность тока через тиристор равна:

.

Сред­нее значение выпрямленного напряжения находится из соотношения:

.                       (4.2)

Из соотношения (4.2) следует, что для трехфазной нулевой схемы при активной нагрузке пре­дельный угол управления (Ud= 0) равен αм = 150°. Кривая напряжения на тиристоре (рис. 4.1, б) определяется как разность потенциалов анода и катода. Максимальное обратное напряжение имеет ту же величину, что и для неуправляемой схемы.

При нагрузке на обмотку возбуждения машины токи в тиристорах и обмотках трансформатора такие же, как и для случая α = 0 (рис. 4.1, в, токи iVS2, iVS3). Коммута­ция токов в тиристорах происходит в момент подачи управляющих импульсов. Из рисунка 4.1, в следует, что форма кривой выпрямленного напряжения (ud) для α < π/6 не отлича­ется от формы кривой для случая работы выпрямителя на активную нагрузку.

При углах управления α > π / 6 (рис. 4.1, в) в кривой выпрямленного напряжения появляются интервалы, когда оно принимает отрицательные значения. Учитывая, что длительность работы каждого ти­ристора равна 2π/3, среднее выпрямленное напряжение находится по формуле (4.1).

Проектирование схемы трехфазного регулируемого выпрямителя (Курсовая работа)

Ведение

Управляемые (регулируемые) выпрямители

Регулируемыми выпрямителями называются преобразовательные устройства, совмещающие функцию выпрямления переменного напряжения с регулированием (или стабилизацией) напряжения на нагрузке. Простейшие схемы регулируемых выпрямителей образуются из соответствующих схем нерегулируемых выпрямителей при полной или частичной замене полупроводниковых выпрямительных диодов тиристорами.

Наиболее эффективная схема трехфазного регулируемого выпрямителя, обладающего высокой экономичностью и сравнительно небольшими массогабаритными показателями сглаживающего фильтра, приведена на рис. 1. Мостовая схема на рис. 1, содержит три тиристора с объединенными катодами и три диода с объединенными анодами («+» диода).

В схемах трехфазных выпрямителей диод VD4, как и в случае однофазных выпрямителей, служит для обеспечения электрической цепи, по которой энергия, накопленная в дросселе фильтра, поступает в нагрузку при выключенных тиристорах выпрямителя.

Временные диаграммы токов и напряжений в схеме регулируемого трехфазного выпрямителя приведены на рис. 2.

Регулировочная характеристика такого выпрямителя определяется выражением:

На рис. 3 построены регулировочные характеристики рассматриваемого выпрямителя, рассчитанные в соответствии с приведенной формулой. При построении данных характеристик по оси ординат откладывалось относительное значение напряжения на нагрузке. Кривая 1 на рис. 3 соответствует однофазным регулируемым выпрямителям, кривая 2,3 — трехфазному регулируемому выпрямителю. Приведенные на рис. 3 характеристики дают возможность определить требуемое значение напряжений на вторичных обмотках силового трансформатора, выбрать рабочий диапазон , оценить коэффициент усиления выпрямителя в рабочем диапазоне.

Рисунок 3.

В режиме стабилизации выходного напряжения необходимо обеспечить работу выпрямителя на круто спадающем участке регулировочной характеристики за счет соответствующего выбора начального угла открывания тиристоров.

Среднее значение напряжения на входе фильтра UB cp (наибольшее из возможных значений UB cp) определяется выражением

где UK макс и /н макс — максимальные значения напряжения на нагрузке и тока нагрузки; ΔUB—суммарное падение напряжения на одновременно открытых диодах и тиристорах выпрямителя; соответственно сопротивления дросселя фильтра и фазы выпрямителя.

Максимальный угол открывания тиристоров в регулируемом выпрямителе соответствует максимальному напряжению питающей сети, минимально возможному значению выходного напряжения и минимальному току нагрузки. Значение определяется по графикам на рис.3, по расчетному значению

Углы открывания тиристоров в регулируемом выпрямителе определяют нижнюю и верхнюю границы рабочего диапазона данного устройства.

При увеличении и неизменном значении тока нагрузки (Iн=const) среднее и эффективное значения токов вторичной обмотки трансформатора и силовых тиристоров выпрямителя уменьшаются, а ток блокирующего диода возрастает.

Таким образом, в режиме стабилизации выходного напряжения наибольшие значения тока нагрузки силового трансформатора и тока через тиристоры соответствуют минимальному углу открывания тиристоров . Наибольший ток диода VD4 соответствует режиму Un макс, IH мнн и Iн.макс.

Зависимости коэффициента пульсаций

(где — амплитудное значение основной гармоники переменной составляющей напряжения на входе сглаживающего фильтра) от в приведены на рис. 4. Кривая 1 на рис. 4 относится к однофазным регулируемым выпрямителям, кривые 2 и 3— к трехфазным.

Нетрудно видеть, что с увеличением угла открывания тиристоров в регулируемом выпрямителе коэффициент пульсации резко возрастает. Поэтому расчет фильтра следует производить при максимальном значении . Для уменьшения пульсаций напряжения на входе фильтра регулируемые выпрямители приходится усложнять за счет введения в них дополнительных силовых элементов. Ниже приведены некоторые схемы усовершенствованных регулируемых выпрямителей, нашедшие весьма широкое распространение в технике электропитания устройств автоматики и радиоэлектронной аппаратуры.

Рисунок 4.

Существуют различные усовершенствования рассматриваемой схемы, которые целесообразно использовать в том или ином случае, в зависимости от требований к параметрам схемы.

Некоторые из таких схем изображены на рис. 5. Здесь открывание очередного тиристора приводит к закрыванию соответствующего диода и увеличению напряжения на входе сглаживающего фильтра. Для выпрямителя с обмотками, соединенными в зигзаг, полностью исключена возможность подмагничнвания сердечника трансформатора.

Ориентировочные формыкривой напряжения на входе сглаживающего фильтра для рассматриваемых трехфазных регулируемых выпрямителей изображены на рис. 6.

Кривая на рисунке 6а соответствует случаю малых углов открывания тиристоров выпрямителя:

,

где

кривая на рис. 6б – случаю , на рис. 6в — .

Рисунок 5.

Проектирование трехфазного управляемого выпрямителя

Классификация выпрямителей

Определение 1

Выпрямитель – это преобразователь электроэнергии; механическое, полупроводниковое или электровакуумное устройство, которое предназначено для преобразования входного переменного электрического тока в постоянный.

Выпрямители классифицируются по следующим основаниям:

  1. Мощность. Согласно данному признаку выпрямители делятся на выпрямители сигналов и силовые.
  2. Вид переключателя выпрямляемого тока. Согласно данному признаку выпрямители делятся на механические синхронные (с контактным переключателем или с щеточноколлекторным коммутатором тока), электронные синхронные, а также с электронной пассивной или управляемой коммутацией.
  3. Степень использования полупериода переменного тока. Согласно данному признаку выпрямители делятся на однополупериодные, двухполупериодные, полноволновые и неполноволновые.
  4. Схема выпрямления. Согласно данному признаку выпрямители делятся на мостовые, трансформаторные, бестрансформаторные и т.п.
  5. Управляемость. Согласно данному признаку выпрямители делятся на тиристорные (управляемые) и диодные (неуправляемые).
  6. Количество каналов. Согласно данному признаку выпрямители делятся на многоканальные и одноканальные.
  7. Назначение. Согласно данному признаку выпрямители делятся на сварочные, для питания микроэлектронной схемы, для гальваники и т.п.
  8. Способ соединения. Согласно данному признаку выпрямители делятся на последовательные, параллельные и параллельно-последовательные.
  9. Способ объединения. Согласно данному признаку выпрямители делятся на объединенные кольцами или звездами, а также раздельные.
  10. Управление выходными параметрами. Согласно данному признаку выпрямители делятся на регулируемые и нерегулируемые.

Проектирование трехфазного управляемого выпрямителя. Выбор тиристоров

Определение 2

Трехфазный выпрямитель – это устройство, которое используется для получения постоянного электрического тока из трехфазного переменного тока системы Доливо-Добровольского.

В проектировании трехфазного управляемого выпрямителя можно выделить пять основных стадий:

  1. Предпроектные исследования. На данной стадии изучаются потребности общества в проектируемом объекте, научные и технические достижения в данной или смежных областях, основные принципы построения, а также формирование технического задания.
  2. Эскизное проектирование (опытно-конструкторские работы). На данной стадии проверяется корректного и реализуемость основных положений и принципов, определяются особенности функционирования проектируемого устройства и создается его эскизный проект.
  3. Техническое проектирование. На данной стадии осуществляется проработка всех частей проекта, а также детализируются и конкретизируются технические решения.
  4. Рабочее проектирование. На данной стадии формируется вся необходимая документация.
  5. Испытание и внедрение. На данной стадии создается и испытывается пробная партия или опытный образец. По ее результатам вносятся коррективы, если в них есть необходимость.

Готовые работы на аналогичную тему

Процесс проектирования, на всех его стадиях, трехфазного управляемого преобразователя сопровождается расчетом основных параметров и выбором соответствующих элементов. В общем случае основными являются: выбор схемы, расчет трансформатора, выбор тиристоров, расчёт индуктивности и выбор токоограничивающего реактора, выбор уравнительных дросселей, выбор сглаживающего фильтра, выбор и расчет составляющих защиты.

Выбор тиристоров для преобразователя осуществляется по среднему значению электрического тока и максимального значения обратного напряжения. Среднее значение электрического тока в тиристорах рассчитывается по формуле:

$Iв = (Кз*Кохл*IdH) / m2$

где: Кз — коэффициент запаса, который учитывает пусковые токи; Кохл — коэффициент, который учитывает условия охлаждения; IdH — номинальный ток нагрузки; m2 — количество фаз вторичной обмотки трансформатора.

Выбор тиристора производится по следующему выражению:

$IBH > = Iв$

где IBH — номинальный ток.

После того, как выбран тиристор, он должен быть проверен на на устойчивость в случае короткого замыкания на стороне постоянного тока, для чего используется формула:

$IBH ⩾ Ik/15$

где: Iк — ток короткого замыкания; 15 — кратность максимального допустимого кратковременного тока через тиристор.

Максимальное обратное напряжение, которое прикладывается в тиристору рассчитывается по формуле:

$Uвм = К0*UdHM$

где: К0 — коэффициент выбранной схемы; UdHM — максимально допустимое напряжение на нагрузке.

Теперь можно рассчитать обратное напряжение на тиристоре:

$Uоб = Ku*Ka*Kr*Uвм$

где: Ku — коэффициент запаса по напряжению; Ка — коэффициент запаса, который учитывает снижение напряжения на выходе устройства; Kr — коэффициент, который учитывает падение напряжения на вентилях и обмотках трансформатора.

3.4.3. Трехфазные выпрямители

Схемы выпрямителей трехфазного тока применяются в основном для потребителей средней и большой мощности.

Схема с нейтральным выводом изображена на рис.3.14,а. Она состоит из трехфазного трансформатора с выводом нейтральной точки вторичной обмотки, трех вентилей, включенных в каждую из фаз, и нагрузочного резистора Rн.

Временные диаграммы работы схемы показаны на рис.3.14,б. Как видно из рисунка, вентили работают поочередно, каждый в течение одной трети периода, когда потенциал анода работающего вентиля более положителен, чем потенциалы анодов двух других вентилей. Выпрямленный ток резистора Rн, создаваемый токами каждого вентиля, имеет одно направление и равен сумме токов каждой из фаз.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Uср = 1,17U.

Максимальное обратное напряжение на вентиле равно амплитуде линейного напряжения или

Uобр.m = 2,09Uср.

Средний ток через вентиль равен одной третьей тока нагрузки

Iа.ср = Iср/3.

Ток нагрузки в данной схеме имеет значительно меньше пульсаций, чем в однофазных выпрямителях. Коэффициент пульсаций для первой гармоники в данной схеме составляет 0,25.

Мостовая схема изображена на рис.3.15,а, она предложена в 1923 году А.Н.Ларионовым. В этом выпрямителе первичную и вторичную обмотки трансформатора можно соединять как звездой, так и треугольником.

В схеме последовательно соединены две трехфазные выпрямительные группы: анодная V1,V3,V5 и катодная V2,V4,V6. Каждая из групп повторяет работу трехфазной схемы с нулевым выводом. В мостовой схеме ток одновременно пропускают два вентиля: один – с наиболее высоким потенциалом анода из катодной группы вентилей, а другой – с наиболее низким потенциалом катода из анодной группы вентилей. Так, например, в интервале t1 — t2 (рис.3.15,б) ток пропускают вентили V2 и V3, в интервале t2 — t3 – вентили V2 и V5. Как видно из графиков, выпрямленное напряжение имеет шестифазные пульсации, хотя продолжительность работы каждого вентиля осталась такая же, как и в трехфазной схеме с нулевым выводом. Коэффициент пульсаций для первой гармоники в данной схеме равен 0,057. Среднее значение тока через вентиль и величина максимального обратного напряжения получаются такими же, как и в предыдущей схеме. При одинаковом значении фазно­го напряжения вторичной обмотки трансформатора данная схема имеет среднее выпрямленное напряжения в два раза больше, чем предыдущая схема Uср = 2,34U.

Сравнение однофазных и трехфазных выпрямителей показывает, что трехфазные выпрямители равномерно нагружают сеть и дают значительно меньше пульсаций выпрямленного напряжения. Предпочтение обычно отдается мостовой схеме, несмотря на большее число вентилей. Это вызвано отсутствием подмагничивания сердечника трансформатора постоянным током и значительно меньшими пульсациями выпрямленного напряжения. Последнее позволяет отказаться от сглаживающих фильтров.

3.4.4. Управляемые выпрямители

Регулирование величины выпрямленного напряжения может быть осуществлено различными приемами.

1. На стороне переменного тока: изменением подводимого к первичной обмотке трансформатора напряжения; использованием дросселей насыщения; включением тиристоров в первичную обмотку трансформатора.

2. На стороне постоянного тока: при помощи реостата или потенциометра; широтно-импульсным регулированием постоянного напряжения.

3. Путем управляемого выпрямления т.е. путем изменения параметров вентилей, входящих непосредственно в выпрямитель.

Выпрямители, использующие последний из перечисленных принципов регулирования, принято называть управляемыми выпрямителями. Управление выпрямленным напряжением в управляемых выпрямителях сводится к регулированию момента включения тиристоров. Это осуществляется за счет сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением, подаваемым на управляющий электрод тиристора. Данный сдвиг фаз называют углом регулирования или управления α.

Схема простейшего однофазного однополупериодного управляемого выпрямителя представлена на рис.3.16,а. Принцип работы схемы иллюстрируют графики на рис.3.16,б, они соответствуют активной нагрузке. Напряжение на нагрузке представляет собой кусочно-синусоидальные однополярные импульсы (заштрихованные участки синусоид). При изменении угла регулирования меняется площадь заштрихованных участков и, следовательно, среднее напряжение на нагрузке. Зависимость среднего выпрямленного напряжения от угла регулирования назы­вают характеристикой регулирования

Uср = Uср0(1+cosα)/2,

где Uср0 — среднее выпрямленное напряжение при угле регулирования, равном нулю.

Практическое применение находят однофазные мостовые выпрямители, схемы некоторых из них представлены на рис.3.17,а и рис.3.17,б. Как видно из рисунка, выпрямитель может быть симметричным,

т.е. исполь­зуется четыре тиристора, или несимметричным – два тиристора, два диода.

Для мощных потребителей регулируемого постоянного тока применяют трехфазные управляемые выпрямители, схемы включения вентилей кото­рых аналогичны тем, что применяются в неуправляемых выпрямителях и рассмотрены ранее. В трехфазных мостовых схемах также возможно симметричное (шесть тиристоров) или несимметричное (три тиристора, три диода) исполнение.

На рис.3.18,а представлена схема трехфазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом и активной нагрузкой. На рис.3.18,б изображены диаграммы, иллюстрирующие принцип действия выпрямителя. Графики соответствуют двум различным углам регулирования: первый график показывает режим непрерывных токов, второй – прерывистых. Границей раздела этих режимов является угол регулирования, равный π/6. При активно-индуктивной нагрузке схема также может работать в двух режимах. Прерывистость тока в цепи нагрузки зависит не только от диапазона изменения угла регулирования, но и от соотношения параметров нагрузки Rн и Lн. Для ωLн/Rн > 10 без больших погрешностей можно считать ток нагрузки идеально сглаженным. Среднее значение напряжения для режима непрерывного тока

Uср(α) = Uср0cosα.

Управление тиристорами в рассматриваемых схемах осуществляется путем подачи управляющего сигнала на управляющий электрод тиристора. Оптимальной формой управляющего сигнала является прямоугольный импульс малой длительности или импульс с крутым передним фронтом. Такая форма позволяет уменьшить нагрев управляющего электрода в тиристоре, а также обеспечить его четкое отпирание. Для создания управляющих импульсов подобной формы, а также для получения необходимого фазового сдвига между управляющим сигналом и анодным напряжением тиристора применяют специальные устройства, называемые системами управления.

Система управления в общем случае содержит три функциональных узла:

1 — входное устройство, функция которого состоит в суммировании и усилении входных сигналов, а также в преобразовании сигнала в величину, удобную для управления фазосдвигающим устройством;

2 — фазосдвигающее устройство, смещающее во времени импульсы управления на угол α по отношению к положительным значениям анодного напряжения на вентиле;

3 — формирователь, генерирует импульсы, которые поступают в цепь управления вентиля.

Для управляемых выпрямителей закономерность изменения внешней характеристики зависит от величины угла регулирования. Поэтому для таких выпрямителей обычно строят семейство характеристик при различных углах регулирования.

Управляемые выпрямители на тиристорах являются практически безинерционными, позволяют регулировать выпрямленное напряжение в широких пределах, дают возможность построить замкнутую систему автоматического регулирования напряжения и обходиться без специальных стабилизаторов напряжения. Вместе с тем, управляемые выпрямители на тиристорах существенно искажают форму тока и напряжения на нагрузке, вентилях и трансформаторе и являются источниками высших гармоник напряжения в электрических сетях. Последнее обстоятельство может приводить к сбоям электронной аппаратуры, работающей в одной сети с тиристорными преобразователями.

Лабораторная работа 2 Исследование трехфазных выпрямителей

Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План

75 Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План 1. Введение 2. Однополупериодный управляемый выпрямитель 3. Двухполупериодные управляемые выпрямители 4. Сглаживающие фильтры 5. Потери и КПД выпрямителей 6.

Подробнее

Выпрямители синусоидального тока

1 Лекции профессора Полевского В.И. Выпрямители синусоидального тока Вольтамперная характеристика электропреобразовательного диода На рис. 1.1. представлена вольтамперная характеристика (ВАХ) электропреобразовательного

Подробнее

idt sin tdt 0,32I T R R R R

Лабораторная работа 1 Выпрямитель переменного тока Цель: изучение работы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей и их характеристик. Выпрямителем называется устройство для преобразования напряжения

Подробнее

Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ

Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ План 1. Источники вторичного электропитания 2. Однополупериодный выпрямитель 3. Двухполупериодные выпрямители 4. Трехфазные выпрямители 67 1. Источники вторичного электропитания Источники

Подробнее

ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

1.ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ В ы п р я м и т е л я м и называют электронные устройства, предназначенные для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямители

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра прикладной химии

Подробнее

Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ. План

5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,

Подробнее

ОДНОФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

ОДНОФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторной работы 2 по дисциплинам: «Электроника и электронные устройства управления», «Радиотехника и электроника» СОДЕРЖАНИЕ 1. Цель работы……

Подробнее

Исследование однофазных выпрямителей

63. Исследование однофазных выпрямителей Цель работы:. Изучение устройства и принципа работы однофазных выпрямителей. 2. Определение внешних характеристик выпрямителей. Требуемое оборудование: Модульный

Подробнее

ЗАКОН ОМА В КОМПЛЕКСНОЙ ФОРМЕ 1/63

ЗАКОН ОМА В КОМПЛЕКСНОЙ ФОРМЕ 1/63 1 Закон Ома в комплексной форме основан на символическом методе и справедлив для линейных цепей с гармоническими напряжениями и токами Этот закон следует из физической

Подробнее

РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 464 «Электропривод

Подробнее

С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и

Подробнее

Тема 1. Линейные цепи постоянного тока.

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 системы и технологии» Тема 1. Линейные цепи постоянного тока. 1. Основные понятия: электрическая цепь, элементы электрической цепи, участок электрической цепи. 2. Классификация

Подробнее

1. Назначение и устройство выпрямителей

Тема 16. Выпрямители 1. Назначение и устройство выпрямителей Выпрямители это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. На рис. 1 представлена структурная схема выпрямителя,

Подробнее

(4.1) где при k = 0 Akm

4. Электрические цепи несинусоидального тока Периодические несинусоидальные токи и напряжения в электрических цепях возникают в случае действия в них несинусоидальных ЭДС и/или наличия в них нелинейных

Подробнее

Лабораторная работа 5.3

Лабораторная работа 5.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ 5.3.1. Выпрямители Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основное назначение выпрямителя

Подробнее

, где I m амплитуда силы тока

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8. ИНДУКТИВНОСТЬ И ЕМКОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Цель работы: определение зависимости индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты, а также определение угла сдвига фаз тока

Подробнее

С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и

Подробнее

Электрическая схема соединений

3.1 Лабораторный практикум 3 ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Основная часть курса в разработке. Лабораторная работа 1 Снятие угловых характеристик синхронного генератора Электрическая схема соединений Обозначение

Подробнее

Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.

Подробнее

3.4. Электромагнитные колебания

3.4. Электромагнитные колебания Основные законы и формулы Собственные электромагнитные колебания возникают в электрической цепи, которая называется колебательным контуром. Закрытый колебательный контур

Подробнее

10. ПЕРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

44 0 ПЕРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕКИЙ ТОК 0 Основные понятия и определения Переменным называется ток, который с течением времени изменяет свою величину Квазистационарным называется переменный ток, который во всех

Подробнее

Лабораторная работа 2

Лабораторная работа 2 Исследование преобразовательных устройств : инвертора,конвертора в программной среде моделирования электронных схем Electronics Workbench 5.12. Цель работы: Ознакомиться с работой

Подробнее

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Политехнический институт Сибирского федерального университета ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА Учебное пособие по циклу лабораторных работ Красноярск 007 УДК 61.314. Преобразовательная

Подробнее

Тема 4.2. Цепи переменного тока

Тема 4.. Цепи переменного тока Вопросы темы.. Цепь переменного тока с индуктивностью.. Цепь переменного тока с индуктивностью и активным сопротивлением. 3. Цепь переменного тока с ёмкостью. 4. Цепь переменного

Подробнее

Тиристорная силовая электроника, 7-тиристорный трехфазный выпрямитель/инвертор

%PDF-1.4 % 1 0 объект >поток application/pdfThyristor Power Electronics, 7 Тиристорный трехфазный выпрямитель/инвертор

  • Festo Didactic
  • PDFCreator 2.3.0.1032016-04-12T09:42:45-04:002016-04-12T09:42:45-04:00Festo Didactic конечный поток эндообъект 2 0 obj>/Parent 8 0 R/Повернуть 0/MediaBox[0 0 595 842]/TrimBox[0 36.105896 594.959961 806.054077]>> эндообъект 3 0 объект >поток xZ͎#

    Что такое схема трехфазного мостового выпрямления тиристорного выпрямителя? — Статьи базы знаний — Новости

    31 мая 2020 г.

    Мостовая схема с полным управлением фазами и схема выпрямителя с двойной обратной звездой являются двумя широко используемыми методами выпрямления кремниевого управляемого выпрямителя. Сегодня мы разберем, что такое трехфазная мостовая и двойная обратная схема выпрямления звездой кремниевого управляемого выпрямителя.

    Трехфазный тип моста. Полностью контролируемый выпрямитель схема

    1. Схема

    2. Принцип работы

    (1) α = 0 O

    для выходного напряжения конец нагрузки, должен быть тиристор в группах с общим катодом и общим анодом, а форма волны выходного напряжения группы с общим катодом представляет собой огибающую положительного полупериода формы волны трехфазного источника питания. Для группы с общим анодом форма волны выходного напряжения представляет собой огибающую отрицательного полупериода формы волны трехфазного источника питания.

    На трехфазном линейном напряжении огибает положительную половину огибающей.

    (2) Когда α> 0O

    Следующий рисунок α = 30 O , α = 60 O , α = 90 O WaveForm

    Описание сигнала:

    α ≤60 o Время,ud Форма волны положительная;60 o <α<90 o Время,из-за эффекта Ld, ud Форма волны кажется отрицательной,α=90 o Время,Положительные и отрицательные области равны , ud =0.

    3. Количественные отношения:



    4. Вывод:

    (1) Диапазон сдвига фаз 0 O ~ 90 O

    (2) α≤60 O Время, Постоянное напряжение нагрузки。

    (3) Напряжение нагрузки — это линейное напряжение.

    (4)Требования к пусковому импульсу:

    Трехфазная мостовая схема полностью управляемого выпрямителя должна гарантировать, что оба тиристора будут включены в любое время, образуя петлю.Чтобы гарантировать, что выпрямитель может начать работать или может быть снова включен после прерывания тока, он должен быть включен. Пара тиристоров одновременно добавляет триггерный импульс. Один широкий импульс, а другой двойной узкий импульс.

    Если какие-либо вопросы о выпрямителе, позвоните нам:

    +86 13810151476

    151476

    [email protected]

    Сайт: www.gprectifier.com

    Компания Видео: HTTPS: //ты.be/VMMHVM-iDn0

    Подключиться на Linkedin: https://www.linkedin.com/in/alice-lee-20b63515b/  

    Трехфазный выпрямитель — обзор

    0 Three-2 фазовые выпрямители

    Трехфазные выпрямители используются для различных маломощных и высокомощных приложений, таких как системы ИБП, частотно-регулируемые приводы, циклопреобразователи, регуляторы напряжения переменного тока и т. д. [4]. Большинство этих выпрямителей управляются IGBT, MOSFET или кремниевыми выпрямителями (SCR). Испытатели на основе SCR классифицируются на основе количества импульсов, используемых для преобразования, которые являются:

    Six-Pulse выпрямитель

    12-импульсный выпрямитель

    18 -пульсный выпрямитель

    24-пульсный выпрямитель

    В основном шестипульсные и 12-пульсные выпрямители используются в различных приложениях из-за экономичности, размера продукта и других ограничений.

    Содержание гармоник тока для идеальной волны тока представляет собой основной ток, разделенный на порядок гармоник [5]:

    (2.1)Ih=Ifh

    где:

    I h – гармонический ток для определенного порядка гармоник

    I f – основной ток

    h – порядок гармоник.

    Гармоники тока, вводимые выпрямителем, определяются по количеству его импульсов. Когда число импульсов известно, порядок основной гармоники, генерируемой выпрямителем, рассчитывается по уравнению(2.2):

    (2.2)h=NP±1

    где:

    h – порядок гармоники

    N – натуральное число

    P – номер импульса.

    Пример 2.2: Получить гармонический порядок, введенный шестиимпульсным выпрямителем.

    Решение:

    N равно 1

    P равно 6

    Из уравнения. (2.2), гармонический порядок – это когда он равен «-1».

    ч = 5

    Из уравнения. (2.2), гармонический порядок – это когда он «+1».

    h = 7

    Главные гармонические порядки, генерируемые шестиимпульсным преобразователем, — это пятый и седьмой порядки.

    Пример 2.3: Получить гармонический порядок, вводимый 12-импульсным выпрямителем.

    Решение:

    N равно 1

    P равно 12

    Из уравнения. (2.2), гармонический порядок – это когда он равен «–1».

    ч = 11

    Из уравнения. (2.2), гармонический порядок – это когда он «+1».

    h = 13

    Главные гармонические порядки, генерируемые 12-импульсным преобразователем, — это 11-й и 13-й порядки.

    Пример 2.4. Рассчитайте пятую, седьмую, 11-ю, 13-ю и 19-ю гармоники тока на основании тока основной гармоники 100 А.

    Решение:

    Основная частота равна 100 А.

    1.

    Из уравнения (2.1), гармонический ток пятого порядка I5=undefined1005 = 20 A

    2.

    Из уравнения (2.1), гармоника тока седьмого порядка I7=undefined1007 = 14,3 A

    3.

    Из уравнения (2.1), гармонический ток 11-го порядка I11=undefined10011 = 9,1 A

    4.

    Из уравнения (2.1), гармонический ток 13-го порядка I13=undefined10013 = 7.7 A

    5.

    Из уравнения (2.1), гармонический ток 17-го порядка I17=undefined10017 = 5,9 А

    6.

    Из уравнения (2.1), гармоника тока 19-го порядка I19=undefined10019 = 5,3 A

    Из приведенных выше расчетов гармоника тока пятого порядка составляет 20 A, гармоника тока седьмого порядка составляет 14,3 A, гармоника тока 11-го порядка составляет 9,1 A, гармоника 13-го порядка ток составляет 7,7 А, гармоника тока 17-го порядка составляет 5,9 А, а гармоника тока 19-го порядка равна 5.3 А. Величина гармонического тока уменьшается с увеличением порядка гармоники. Для уменьшения амплитуды гармонического тока вместо шестипульсного выпрямителя используется 12-пульсный выпрямитель. Преимущество 12-импульсного преобразователя по сравнению с шестиимпульсным преобразователем заключается в снижении тока гармоник и снижении THD тока, поэтому для смягчения требуется меньший размер фильтра гармоник, а также уменьшается общий ток, протекающий в цепи, что приводит к уменьшению потерь мощности ( I 2 R ).

    A. Шестипульсный выпрямитель:

    Шестипульсные выпрямители используются в приводах, системах ИБП, циклопреобразователях и т. д. как для маломощных, так и для более мощных приложений. Они генерируют гармоники пятого и седьмого порядка большей амплитуды. Типичный спектр гармоник тока, генерируемого шестиимпульсным выпрямителем, в % для фазы R показан на рис. 2.5.

    Рисунок 2.5. Спектр гармоник тока в % для шестипульсного выпрямителя.

    THD , Полное гармоническое искажение.

    На рис. 2.5 основными гармоническими порядками являются седьмая, пятая, 11-я и 13-я. Другие гармонические порядки также присутствуют, но имеют меньший процент по сравнению с этими четырьмя порядками.

    Пример 2.5: Трехфазный частотно-регулируемый привод 415 В, 5 кВт работает на мощности 3,6 кВт. Ток, потребляемый схемой выпрямителя в частотно-регулируемом приводе, составляет 5,7 А на фазу при коэффициенте мощности 0,9 отставания.

    Мгновенное значение напряжения фазы R относительно нейтрали показано на рис. 2.6, а мгновенное значение тока фазы R показано на рис.2.7.

    Рисунок 2.6. Мгновенное напряжение R фаза относительно нейтрали.

    Рисунок 2.7. Мгновенный ток фазы R .

    Соответствующий спектр гармоник тока фазы R в % для рис. 2.7 показан на рис. 2.8, а спектр гармоник тока в абсолютных амперах показан на рис. 2.9.

    Рисунок 2.8. Спектр гармоник тока в % для фазы R .

    THD , Полное гармоническое искажение.

    Рисунок 2.9. Спектр гармоник тока в А для фазы R .

    THD , Полное гармоническое искажение.

    Из рис. 2.8 и 2.9, коэффициент нелинейных искажений составляет 47%, а абсолютный ток равен 2,5 А. Порядок главной отдельной гармоники и ее величины перечислены в таблице 2.2.

    Таблица 2.2. Гармоники тока, генерируемые шестиимпульсным частотно-регулируемым приводом.

    2 3 369 9,35 0,18
    Порядок гармоник Гармоники в % Гармоники в А
    Суммарное гармоническое искажение тока
    третьим 3 0,14
    пятые 36 1,9
    7th 26 1,39
    9th 1 0,05
    11-й 7 7 0.39
    13 9 9 9 0.5
    15 2 0,07
    17 4 0.24
    19
    19 6 0.32
    23316
    3 0,18
    25 5 4 0,25

    Другие практические примеры приведены в Annexure 2.1.

    B. Двенадцатиимпульсный выпрямитель:

    Двенадцатиимпульсные выпрямители используются в частотно-регулируемых приводах, системах ИБП и т. д., а также в устройствах с более высокой мощностью из соображений экономии. При том же номинале 12-пульсный системный выпрямитель стоит на 40–60 % дороже, чем шестипульсный выпрямитель.Он генерирует гармоники 11-го и 13-го порядка большей амплитуды. Типичный спектр гармоник тока, генерируемого 12-импульсным выпрямителем, в % показан на рис. 2.10.

    Рисунок 2.10. Спектр гармоник тока в % для 12-пульсного выпрямителя.

    DC , Постоянный ток; THD , полное гармоническое искажение.

    Из рис. 2.10 видно, что порядок главной гармоники, создаваемый 12-импульсным преобразователем, равен 11-му и 13-му порядкам с большей амплитудой по сравнению с пятым и седьмым порядками.

    Пример 2.6: Трехфазная система ИБП 415 В, 160 кВА контролируется в течение 10 минут с 18:02:22 до 18:12:47 ч.

    Ток, потребляемый цепью выпрямителя системы ИБП, составляет 56 А на фазу при коэффициенте мощности отставания 0,75. Мгновенное напряжение между фазой и нейтралью показано на рис. 2.11, а мгновенный ток — на рис. 2.12.

    Рисунок 2.11. Мгновенное напряжение фазы к нейтрали.

    Рисунок 2.12. Мгновенный ток трех фаз.

    Соответствующий спектр гармоник тока в % для рис. 2.12 показан на рис. 2.13, а спектр гармоник тока в абсолютных амперах показан на рис. 2.14.

    Рисунок 2.13. Текущий гармонический спектр в %.

    DC , Постоянный ток; THD , полное гармоническое искажение.

    Рисунок 2.14. Спектр гармоник тока в А.

    THD , Суммарные гармонические искажения.

    Из рис. 2.13 и 2.14, коэффициент нелинейных искажений равен 10 %, а абсолютный гармонический ток равен 5.6 A. Отдельный порядок основной гармоники и ее величины перечислены в таблице 2.3.

    Таблица 2.3. Гармоники тока, генерируемые 12-импульсной системой бесперебойного питания.

    +93

    0324
    гармонического порядка Гармоники в% Гармоники в А
    Текущий коэффициент гармонических искажений 10 5,6
    третьим 4,5 2,7
    пятой 3 1.6
    седьмой 0,8 0,4
    девятым 1 0,5
    11 6 3,2
    13 5,5 3
    15-е 1 1 0.5 0.5
    17 0.9 0.4 0.4
    19 0,9 0,4
    23336339333333333333333353039039
    3.3 1,8
    25-й 3,3 1,8

    Текущая тенденция THD в % для 10 мин продолжительности мониторинга показана на рис. 2.

    Рисунок 2.15. Текущий общий тренд гармонических искажений в %.

    Структура трехфазного тиристорного выпрямителя, подающего ток…

    Контекст 1

    … система, на которой мы сосредоточимся, представлена ​​на рис. и устройство ввода тока.Схема инжекции тока применяется для обеспечения инжектируемого тока i Y, берущего токи i IA и i IB с выходных клемм тиристорного моста. Синхронизация с частотой сети обеспечивается за счет пульсаций переменного тока на выходе …

    Контекст 2

    … выходных клеммах тиристорного моста. Синхронизация с частотой сети осуществляется с учетом пульсаций напряжения на выходных клеммах v A и v B в качестве эталона. Устройство подачи тока применяется для разделения i Y на три равные части, обозначаемые i X , и подачи их в питающие линии.Устройство ввода тока, представленное на рис. 1, реализовано в виде зигзагообразного автотрансформатора, хотя существуют и другие реализации, как обсуждалось в [6]. Следует отметить, что в случае применения трансформатора на входе выпрямителя подача тока может быть обеспечена подачей i Y непосредственно в нейтральную точку вторичной обмотки трансформатора [4,12], и нет необходимости применять …

    Контекст 3

    … предположим, что выпрямитель на рис. 1 питается от указанной симметричной трехфазной системы напряжения …

    Контекст 4

    … определяется выходное напряжение схемы рис. существуют в случае, если подача тока не применяется, как показано на четвертой диаграмме рис. 2, исправлены, вводя ток i Y , представленный на пятой диаграмме рис. 2, обратно в линии питания. Для ввода i Y применяется текущее устройство ввода. Устройство ввода тока, реализованное в виде зигзагообразного автотрансформатора, представлено на рис.1, в то время как возможны и другие способы реализации устройства, рассмотренные в [6]. В случае применения трансформатора на входе выпрямителя устройство подачи тока не требуется, а подача тока может осуществляться в нейтральную точку вторичной обмотки трансформатора [4,12]. Независимо от типа реализации электрические …

    Контекст 6

    … Анализ работы [8] показал, что влияние пульсаций выходного тока сводится к незначительному увеличению THD входного тока.Этот эффект еще меньше в случае предлагаемого выпрямителя из-за двенадцатипульсной пульсации выходного напряжения с уменьшенной амплитудой. Осциллограмма тока i Y, подаваемого на устройство ввода тока, представлена ​​на рис. 10. Можно наблюдать загрязнение тока гармоническими составляющими на троек более высоких порядков частоты сети. Причинами гармонического загрязнения являются гармоники высших порядков v A и v B , не отфильтрованные последовательным резонансным контуром. Эти гармоники способствовали уменьшению КНИ входного тока, согласно табл…

    Работа схемы выпрямителя с фазовым управлением и ее применение

    В отличие от диодных выпрямителей, PCR или выпрямители с фазовым управлением имеют преимущество регулирования выходного напряжения. Диодные выпрямители называются неуправляемыми выпрямителями. Когда эти диоды переключаются с помощью тиристоров, это становится выпрямителем с фазовым управлением. Напряжение o/p можно регулировать, изменяя угол открытия тиристоров. Основное применение этих выпрямителей связано с регулированием скорости двигателя постоянного тока.


    Что такое выпрямитель с фазовым управлением?

    Термин PCR или выпрямитель с фазовым управлением представляет собой один тип схемы выпрямителя, в которой диоды переключаются тиристорами или SCR (кремниевыми выпрямителями). В то время как диоды не обеспечивают контроль над напряжением o/p, тиристоры можно использовать для изменения выходного напряжения, регулируя угол открытия или задержку. Тиристор управления фазой активируется подачей короткого импульса на его клемму затвора и деактивируется из-за связи по линии или естественной.В случае большой индуктивной нагрузки он отключается включением другого тиристора выпрямителя во время отрицательного полупериода напряжения i/p.

    Типы выпрямителей с фазовым управлением

    Выпрямитель с фазовым управлением подразделяется на два типа в зависимости от типа источника питания i/p. И каждый вид включает в себя полу, полный и двойной преобразователь.

    Типы выпрямителя с фазовым управлением
    Однофазный выпрямитель с регулируемым напряжением

    Этот тип выпрямителя работает от однофазного переменного тока i/p.

    Однофазные управляемые выпрямители подразделяются на различные типы

    Однополупериодный управляемый выпрямитель: В этом типе выпрямителя используется один тиристор, обеспечивающий управление выходным напряжением только в течение одного полупериода входного переменного тока, и он обеспечивает низкий выход постоянного тока.

    Двухполупериодный управляемый выпрямитель: Этот тип выпрямителя обеспечивает более высокий выход постоянного тока

    • Для двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с отводом от середины требуется два тиристора.
    • Двухполупериодные выпрямители с мостовым управлением не нуждаются в трансформаторе с отводом от средней точки
    Трехфазный управляемый выпрямитель

    Этот тип выпрямителя работает от трехфазной сети переменного тока i/p.

    • Полупреобразователь представляет собой одноквадрантный преобразователь с одной полярностью выходного напряжения и тока.
    • Полный преобразователь представляет собой двухквадрантный преобразователь, полярность выходного напряжения которого может быть либо +ve, либо –ve, а ток может иметь только одну полярность, либо +ve, либо –ve.
    • Двойной преобразователь работает в четырех квадрантах – как напряжение вывода, так и ток вывода могут иметь обе полярности.

    Работа выпрямителя с фазовым управлением

    Основной принцип работы схемы PCR объясняется с использованием однофазной полуволновой схемы PCR с резистивной нагрузкой RL, показанной на следующей схеме.

    Схема однофазного полуволнового тиристорного преобразователя используется для преобразования переменного тока в постоянный. Питание i/p переменного тока осуществляется от трансформатора, чтобы обеспечить требуемое напряжение питания переменного тока для тиристорного преобразователя в зависимости от требуемого напряжения постоянного тока o/p.В приведенной выше схеме первичное и вторичное напряжения питания переменного тока обозначены VP и VS.

    Цепь выпрямителя с фазовым управлением

    Во время положительного полупериода питания i/p, когда верхний конец вторичной обмотки трансформатора находится под положительным потенциалом по отношению к нижнему концу, тиристор находится в состоянии прямого смещения.

    Тиристор активируется при угле задержки ωt =α путем подачи соответствующего триггерного импульса затвора на вывод затвора тиристора. Когда тиристор активируется при угле задержки ωt =α, тиристор ведет себя как идеальный тиристор.Тиристор действует как замкнутый ключ, а напряжение питания i/p действует на нагрузку, когда оно проходит от ωt =α до π радиан. выражение.

    Io= vo/ RL, для α≤ ωt ≤ π

    Применение выпрямителя с фазовым управлением

    Применение выпрямителей с фазовым управлением включает бумажные фабрики, текстильные фабрики, использующие приводы двигателей постоянного тока, и управление двигателями постоянного тока на сталелитейных заводах.

    • Тяговая система переменного тока с тяговым двигателем постоянного тока.
    • Электрометаллургические и электрохимические процессы.
    • Управление реактором.
    • Магнитные блоки питания.
    • Переносные ручные приводы для инструментов.
    • Промышленные приводы с регулируемой скоростью.
    • Аккумулятор заряжается.
    • Передача постоянного тока высокого напряжения.
    • ИБП (системы бесперебойного питания).

    Несколько лет назад преобразование переменного тока в постоянное было достигнуто с помощью ртутных дуговых выпрямителей, мотор-генераторов и ламп Тиратора.Современные преобразователи переменного тока в постоянный предназначены для сильноточных и мощных преобразователей Thyrator. В настоящее время большинство преобразователей переменного тока в постоянный являются тиристорными. Устройства Thyrator управляются по фазе, чтобы получить переменное постоянное напряжение o/p на клеммах выходной нагрузки. Тиристорный преобразователь с фазовым управлением использует коммутацию сети переменного тока для выключения тиристоров, которые были включены.

    Они менее дороги, а также очень просты и широко используются в промышленных приложениях для промышленных приводов постоянного тока.Эти преобразователи классифицируются как двухквадрантные преобразователи, если выходное напряжение можно сделать либо + ve, либо -ve для заданной полярности тока нагрузки o/p. Существуют также одноквадрантные преобразователи переменного тока в постоянный, в которых напряжение o/p равно только +ve и не может быть сделано равным -ve для данной полярности тока o/p. Конечно, одноквадрантные преобразователи также могут быть рассчитаны на выдачу только -ve постоянного напряжения o/p. Работа двухквадрантного преобразователя может быть достигнута с помощью полностью управляемой схемы мостового преобразователя, а для одноквадрантного процесса мы используем полууправляемый мостовой преобразователь.

    Таким образом, это все о выпрямителе с фазовым управлением, работе и его применении. Мы надеемся, что вы лучше поняли эту концепцию. Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или реализации каких-либо электрических проектов. Пожалуйста, оставьте свой отзыв, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вопрос к вам, Какие существуют типы ПЦР?

    Scr 3-фазный тиристорный выпрямитель

    Схемы выпрямителя с одним, двумя и четырьмя диодами – однофазные и соответствующие формы волны.

    Тиристор — это полупроводниковый прибор, который можно использовать для включения и выключения тока. При использовании в схемах выпрямителя тиристоры позволяют контролировать ток более точно, чем диоды, которые могут быть только в положении ВКЛ или ВЫКЛ. Тиристор можно запустить, чтобы позволить току проходить градуированным образом, путем срабатывания (включения тиристора) в точное время, тем самым контролируя угол проводимости. Уровень управления, необходимый для данного приложения, будет определять, как тиристоры используются в схеме.Полууправляемые выпрямители используют тиристоры вместо диодов как на положительной, так и на отрицательной стороне цепи, тогда как полностью управляемый выпрямитель полностью использует тиристоры.

    Спецификация диодного тиристорного выпрямителя

     

     

    I F ( AV) = 35A ~ 300A, V RRM = 800V, 1600V или на заказ, T jm = 150℃

    Параметры в таблице — это номиналы и характеристики каждой диодной микросхемы в модуле

    .

    Подходит для типов: MDG,MDY

    Трехфазные полумостовые выпрямительные модули (без изоляции типа )

    ТИП I F(AV) T C

    В ТМ

    (В)

    I РРМ

    (мА)

    Р й(к-к)

    (℃/Вт)

    Р т(ч)

    (℃/Вт)

    Рис Цепь
    (А) (℃)
    ЦРТ35 35 100 ≤1.3 ≤10 0,65 0,1 8  
    ЦРТ55 55 90 ≤1,3 ≤10 0,47 0,1 8
    ЦРТ70 70 90 ≤1,3 ≤10 0,38 0.1 8
    ЦДГ90 90 85 ≤1,3 ≤10 0,29 0,1 8,16
    ЦДГ110 110 85 ≤1,3 ≤10 0,23 0,1 8,16
    ЦДГ130 130 85 ≤1.3 ≤15 0,19 0,05 8,16
    ЦРТ150 150 85 ≤1,3 ≤15 0,16 0,05 8,16
    ЦРТ200 200 85 ≤1,5 ​​ ≤15 0,126 0,05 8,16
    ЦРТ250 250 85 ≤1.5 ≤20 0,100 0,05 См. веб-сайт
    ЦДГ300 300 80 ≤1,5 ​​ ≤20 0,083 0,05 См. веб-сайт

     

    I T(AN) =25A~300A, В DRM =V RRM =600В, 1600В или по заказу, T jm = 125C, dv/dt≥500В/мкс

    Параметры в таблице — номиналы и характеристики каждой микросхемы тиристора в модуле

    Подходит для типов: MTG, MTY

    Трехфазные полумостовые тиристорные модули (неизолированного типа)

    ТИП И Т(АВ) Т С В ГТ И ГТ

    В ТМ

    (В)

    I РРМ

    (мА)

    Р й(к-к)

    (℃/Вт)

    Р т(ч)

    (℃/Вт)

    Рис Цепь
    (А) (℃) (В) (Массачусетс)
    МТГ25 25 85 ≤2.0 60±10 ≤1,3 ≤10 1,15 0,1 8  
    МТГ40 40 85 ≤2,0 60±10 ≤1,3 ≤10 0,65 0,1 8
    МТГ55 55 85 ≤2.0 60±10 ≤1,3 ≤10 0,47 0,1 8
    МТГ70 70 85 ≤2,5 60±10 ≤1,3 ≤15 0,38 0,1 8
    МТГ90 90 85 ≤2.5 65±15 ≤1,3 ≤15 0,29 0,1 8,16
    МТГ110 110 85 ≤2,5 65±15 ≤1,3 ≤15 0,23 0,1 8,16
    МТГ130 130 85 ≤2.5 65±15 ≤1,3 ≤20 0,19 0,05 8,16
    МТГ150 150 80 ≤2,5 70±15 ≤1,5 ​​ ≤20 0,16 0,05 8,16
    МТГ200 200 80 ≤2.5 70±15 ≤1,5 ​​ ≤20 0,126 0,05 8,16
    МТГ250 250 80 ≤2,5 75±15 ≤1,5 ​​ ≤30 0,100 0,05 См. веб-сайт
    МТГ300 300 75 ≤3.0 75±15 ≤1,6 ≤30 0,083 0,05 См. веб-сайт

     

     

     

     

     

    I D = 30 A ~ 500 A, I jm = 125 ℃, V DRM = V RRM = 1600 В или на заказ, V I SO ≥5кВ (СКЗ)

    dv/dt≥500 В/мкс

    Параметры в таблице являются номиналами и характеристиками каждой тиристорной микросхемы в модуле (кроме In)

    Подходит для типов: MTQ,MTF,MHF,MD/TF,MT/DQ,MT/DF

    Однофазные полностью управляемые (полууправляемые) модули выпрямительных мостов

    ТИП И Т(АВ) Т С В ГТ И ГТ

    I DRM

    I РРМ

    (мА)

    В ТМ

    (В)

    Р й(к-к)

    (℃/Вт)

    Р т(ч)

    (℃/Вт)

    Рис Цепь
    (А) (℃) (В) (Массачусетс)
    МТК30 30 85 0.8±0,1 В 40±10 ≤8 ≤1,6 1,4 0,1 4,5  
    МТК60 60 85 0,8±0,1 В 40±10 ≤10 ≤1,6 0,76 0,1 4,5
    МТК100 100 85 0.8±0,1 В 45±10 ≤15 ≤1,6 0,49 0,1 4,5
    МТК150 150 80 0,8±0,1 В 45±10 ≤15 ≤1,6 0,3 0,05 6
    МТК200 200 80 0.95±0,15 В 45±15 ≤20 ≤1,6 0,25 0,05 6
    МТК250 250 80 0,95±0,15 В 50±15 ≤20 ≤1,8 0,29 0,05 6
    МТК300 300 80 0.95±0,15 В 55±15 ≤20 ≤1,8 0,24 0,05 6

     

    I D = 30 A ~ 800 A, I jm = 125 ℃, V DRM = V RRM = 1600 В или на заказ, V I SO 902.05 VRMS 902.05 VRMS 902.05

    dv/dt≥500 В/мкс

    Параметры в таблице являются номиналами и характеристиками каждой тиристорной микросхемы в модуле (за исключением ID)

    Подходит для типов: MTS,MT/DS,MHS

    Трехфазный, полностью управляемый (полууправляемый ed) Модули мостов Rectifer

    ТИП И Т(АВ) Т С В ГТ И ГТ

    В ТМ

    (В)

    I DRM

    I РРМ

    (мА)

    Р й(к-к)

    (℃/Вт)

    Р т(ч)

    (℃/Вт)

    Рис Цепь
    (А) (℃) (В) (Массачусетс)
    МТС30 35 85 ≤20 40±10 ≤1.6 ≤10 1,30 0,1 4,5  
    МТС60 60 85 ≤2,0 40±10 ≤1,6 ≤10 1.10 0,1 4,5
    МТС100 100 85 ≤2,0 45±10 ≤1.6 ≤10 0,75 0,05 4,5

     

    ТИП: MTQ60A

    ВРЭД:1 600 В

    Максимальный ток нагрузки: 60 А

    Размеры: 80×40×27 мм

    Размер крепления: 66 мм, Φ6,5 мм

     
         

    ТИП: DFA60AA16

    ВРРМ: 1 600 В

    Максимальный ток нагрузки: 60 А

    Размеры: 93×50×21 мм

    Крепежный размер: 80 мм, Φ5.3мм

    ТИП: PWB100AA16

    ВРРМ: 1 600 В

    Максимальный ток нагрузки: 100 А

    Размеры: 92×26×29 мм

    Размер крепления: 80 мм, Φ6,4 мм

    ТИП: DFA100AA16

    ВРРМ: 1 600 В

    Максимальный ток нагрузки: 100 А

    Размеры: 108×62×28 мм

    Размер крепления: 93×48 мм, Φ6 мм

     

     

     

     

    Наша компания

     

    Основанная в 1992 году компания Wuxi Gold Control Technology Co., Ltd., частная высокотехнологичная компания, специализирующаяся на исследованиях и производстве твердотельных реле, электронных полупроводников, драйверов двигателей постоянного тока и устройств регулирования напряжения переменного тока.

     

    В течение последних 10 лет наша компания была квалифицирована как «Частный высокотехнологичный бизнес провинции Цзянсу». На протяжении многих лет мы также были удостоены звания «10 лучших частных научно-технических предприятий Уси».

     

    Наши продукты, электронные модули с торговой маркой Gold, были включены в список «Известных продуктов Wuxi».Наша компания имеет 5 патентов на твердотельные реле. Наши продукты широко используются в различных областях управления промышленной автоматизацией, таких как оборудование для производства химических волокон, контроль температуры электрических печей, оборудование для производства резины и пластика, управление фонтанами и оборудование с цифровым управлением, и продаются в Европе, Америке, Корее и Турции.

     

     

    Наш F актерский

     

    Наша фабрика может производить около 50 000 штук каждый месяц.Мы можем дать вам хорошее качество и разумные цены. У нас есть 20 профессиональных исследователей, которые закончили известные университеты и колледжи. При производстве у нас есть строгие тесты: самотестирование, межтестовое и специальное тестирование.

     

     

    Наш сертификат

     

    Наши продукты, электронные модули торговой марки Gold, были включены в список «Известных продуктов Уси». Наша компания имеет 5 патентов на твердотельные реле.Наша продукция широко используется в различных областях управления промышленной автоматизацией, таких как оборудование для производства химических волокон, контроль температуры электрических печей, оборудование для производства резины и пластика, управление фонтанами и оборудование с цифровым управлением, и продается в Европе, Америке, Корее и Турции.

     

    Наша компания прошла сертификацию ISO9001:2000 в 2000 году. Наша основная продукция получила сертификат CE Европейского Союза, сертификаты UL, CUL и RoHS.

     

    Различные типы выпрямителей

    Выпрямитель представляет собой электронную схему, которая преобразует переменный ток в постоянный.В зависимости от типа входного питания, выпрямления и выхода его можно разделить на разные типы.

    Однофазный выпрямитель

    Однофазные выпрямители

    используются для преобразования однофазного переменного тока в постоянный. То есть однофазный трансформатор используется для подачи питания на выпрямитель. Однофазные выпрямители в основном используются для устройств с низким энергопотреблением, таких как бытовая техника, бытовая электроника и т. д.

    1φ схема однополупериодного выпрямителя

    Трехфазный выпрямитель

    Выпрямитель 3Φ представляет собой электронную схему, которая преобразует трехфазное питание переменного тока в однонаправленный выход постоянного тока.Трехфазные выпрямители в основном используются в промышленных и мощных приложениях.

    В трехфазной электросети переменный ток одинаковой частоты и амплитуды напряжения проходит по трем проводникам с разницей фаз 120 o градусов между каждой фазой. Принимая во внимание, что однофазное питание является одной из трех фаз по отношению к нейтрали или общей контрольной точке трехфазных линий.

    При трехфазном выпрямлении выходной сигнал получается из трех фаз, подаваемых в цепь выпрямителя.


    Кришнаведала – собственная работа, CC BY-SA 3.0, ссылка

    Сравнение однофазного и трехфазного выпрямителя

    Однофазный выпрямитель Трехфазный выпрямитель
    • Вход двухпроводный.
    • Низкая мощность.
    • Низкая эффективность.
    • Высокий коэффициент пульсации.
    • Максимальное выходное напряжение равно максимальному потенциалу между фазой и нейтралью.
    • Меньше TUF (коэффициент использования трансформатора).
    • Требуются дополнительные фильтры.
    • Low PIV (пиковое обратное напряжение).
    • Вход трехпроводный или четырехпроводный (3 фазы и одна нейтраль).
    • Высокая мощность.
    • Высокая эффективность.
    • Коэффициент пульсации меньше.
    • Максимальное выходное напряжение — это максимальное межфазное напряжение.
    • Больше ТЮФ.
    • Дополнительные фильтры не требуются.
    • Высокий PIV.

    Неконтролируемый

    Неуправляемая выпрямительная цепь — это выпрямительная цепь общего назначения, в которой используются только диоды. Диодные выпрямители не контролируют выходное напряжение, поэтому называются неуправляемыми выпрямителями.

    Половина волны

    Полупериодный выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует только положительный полупериод входного переменного тока в пульсирующий постоянный ток.

    Цепь неуправляемого трехфазного однополупериодного выпрямителя

    Здесь в схеме 3 фазы подключены к аноду трех диодов D1, D2 и D3.Катод всех трех диодов подключен к одному выводу нагрузки. Другая клемма нагрузки подключена к нейтрали. Следовательно, максимальное выходное напряжение на нагрузке представляет собой максимальное пиковое напряжение фазной линии по отношению к нейтральной точке, которое в идеале равно нулю.

    Диоды D1, D2, D3 попеременно проводят в соответствии с изменением фазы. Мгновенное выходное напряжение будет равно напряжению фазной линии с наибольшим потенциалом.

    Полная волна

    Двухполупериодный выпрямитель — это схема выпрямителя, которая преобразует оба полупериода входного переменного тока в пульсирующий постоянный ток.

    Цепь неуправляемого однофазного двухполупериодного выпрямителя со средним отводом

    Приведенная ниже схема трехфазного мостового выпрямителя состоит из шести диодов. В двухполупериодном выпрямителе напряжение на нагрузке равно напряжению между двумя фазами.

    3 φ Неуправляемый Двухполупериодный мостовой выпрямитель

    Диоды D1, D2, D3 выбирают, когда на соответствующую фазу приходит самое высокое положительное напряжение, а диоды D4, D5, D6 выбирают на максимальное отрицательное напряжение.

    Полууправляемый

    Управляемые выпрямители — это тип выпрямителей с фазовым управлением, которые контролируют выходную мощность с помощью тиристоров или тиристоров. В выпрямителях этого типа выходное напряжение выпрямителя можно регулировать, управляя запуском тиристора.

    Тиристор или SCR представляет собой многослойное полупроводниковое устройство, состоящее из трех выводов: анода, катода и затвора. Он функционирует как электрически управляемое коммутационное устройство. Он проводит только в одном направлении и всегда блокирует обратный ток.

    При обратном смещении тиристор блокирует обратный ток так же, как работает диод с обратным смещением. Но при прямом смещении он не ведет себя так, как обычный диод. Чтобы включить или запустить SCR в проводимость, необходимо подать небольшой ток на его клемму затвора. И при срабатывании ток начинает течь от анода к катоду.

    Импульс затвора необходим только для запуска устройства, после срабатывания тринистора он остается в проводящем состоянии независимо от тока затвора после этого.SCR выключается, когда прямой ток падает ниже порогового значения или при отрицательном токе затвора. В схеме выпрямителя тринистор выключается, когда напряжение меняется на противоположное в следующем полупериоде.

    Полууправляемый трехфазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

    Полууправляемый выпрямитель состоит из равного количества тиристоров и диодов, то есть общее количество компонентов выпрямителя включает половину числа тиристоров и половину числа диодов. Это означает, что однофазный полууправляемый мостовой выпрямитель состоит из 2 диодов и 2 тиристоров; то есть просто 2 диода в неуправляемом выпрямителе заменены на два тиристора.

    Полный контроль

    В полностью управляемом выпрямителе все компоненты выпрямителя являются переключающими устройствами, которые управляются внешним импульсом.

    Полностью управляемая однофазная двухполупериодная мостовая выпрямительная схема

    Регулировка мощности в управляемом выпрямителе осуществляется путем регулировки угла включения или временной задержки запускающего импульса.

    0 comments on “Трехфазный выпрямитель на тиристорах: Трехфазный управляемый тиристорный выпрямитель напряжения: примеры практического применения.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.