Управляемые выпрямители на тиристорах

При эксплуатации выпрямителей бывает необходимо плавно изменять (регулировать) значение выпрямленного напряжения. Это можно осуществлять как на стороне постоянного, так и на стороне переменного тока [591.

В настоящее время для регулирования выпрямленного напряжения применяют тиристоры. Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор четырехслойной структуры, образующей три р-п перехода. Он имеет три вывода: анод А, катод К и управляющий электрод У. Принцип его действия упрощенно можно пояснить так. При подаче на тиристор прямого напряжения — плюс на анод, минус на катод — тиристор закрыт, и ток через него не протекает. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое осуществляется подачей на управляющий электрод У положительного потенциала, под действием которого тиристор открывается и через него протекает прямой ток. Открытие тиристора происходит очень быстро (15—20 мкс), что обусловливает появление во внешней цепи большого тока. Для его ограничения последовательно с тиристором обычно включается катушка индуктивности. Запирающие свойства тиристора восстанавливаются лишь после уменьшения прямого тока до нуля на время, достаточное для рассасывания носителей зарядов в области среднего р-п перехода. Поэтому тиристор является вентилем, в котором управляется только момент его включения.

Управление тиристором может быть амплитудным, фазовым и импульсно-фазовым.

Однополупериодный однофазный управляемый выпрямитель

(рис. 13.9). В этой схеме силовой трансформатор имеет две вторичные обмотки: основную которая служит для питания схемы выпрямителя, и управляющую м>2, с которой снимается напряжение управления «у, подаваемое на управляющий электрод тиристора. Для установления требуемого момента отпирания тиристора, т. е. угла открытия ат, в схеме имеется фазорегулятор ЯЬ, где Ь — дроссель насыщения. Изменяя индуктивность дросселя подмагничивающим током, регулируется угол открытия ат, т. е. угол сдвига по фазе между анодным и2 и управляющим иу напряжением.

Схема однофазного однополупериодного выпрямителя на тиристорах

Рис. 13.9. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя на тиристорах

В тот момент, когда управляющее напряжение доказывается положительным, тиристор отпирается. Запирание тиристора происходит в момент появления отрицательного потенциала «2 на аноде тиристора. Резистор Я2 ограничивает значение тока управления.

Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя на тиристорах приведена на рис. 13.10, а.

Вторичная обмотка трансформатора имеет вывод от средней точки. Аноды тиристоров подключены к крайним выводам вторичной обмотки, а катоды соединены вместе и служат положительным полюсом выпрямленного напряжения. Нагрузка Яи подключена к катодам тиристоров и средней точке вторичной обмотки трансформатора. На управляющие электроды подаются управляющие импульсы напряжения иу и иу2, формируемые системой управления синхронно с напряжением сети. Система управления позволяет осуществлять изменение фазы управляющих импульсов относительно фазных напряжений ы'2 и и"2 вторичной обмотки трансформатора.

Тиристоры работают поочередно. Открывается тот тиристор, на аноде которого действует положительное напряжение и на управляющий электрод подан отпирающий импульс напряжения (момент /] на рис. 13.10, б). Так, во время первого полупериода (/0Ь) положительное напряжение сети на аноде первого тиристора во время второго полупериода — на аноде второго тиристора УЯ2. Отпирающие импульсы напряжения иу[ и иу2 подаются от системы управления с некоторой задержкой на угол ат относительно начал положительных напряжений и2 и и"2.

а

Рис. 13.10. Однофазный однополупе-риодный выпрямитель на тиристорах: а— схема электрическая; 6— эпюры напряжений и токов

В момент /і открывается тиристор напряжение ?/0 на нагрузке Ян скачком возрастает, а затем изменяется по кривой фазного напряжения и2. В момент /2 напряжение и2 спадает до нуля, и тиристор КУі закрывается. В момент /3 открывается тиристор К?2 и остается открытым до момента ґ4, когда напряжение на его аноде уменьшится до нуля. В интервале времени /2 — ґ3 оба тиристора закрыты и напряжение на нагрузке равно нулю. И так процесс повторяется. Системой управления можно изменять угол управления, время начала работы каждого тиристора, а следовательно, и среднее выпрямленное напряжение и0 и ток /0. При работе на активную нагрузку кривая выпрямленного тока повторяет форму кривой выпрямленного напряжения ?/о-

В выпрямителях на тиристорах можно плавно регулировать выпрямленное напряжение в широких пределах.

Однофазная мостовая схема выпрямителя на тиристорах приведена на рис. 13.11. Здесь управляющее напряжение подается на тиристор от средней точки / вторичной обмотки трансформа

тора 7Уу. На второй тиристор ^управляющее напряжение подается с фазосдвигающей цепочки Я2С (точки 2). Изменение угла открытия ат осуществляется переменным резистором Я3. Диоды VI)з и ИО4 замыкают цепи управления тиристоров.

Процессы в схеме происходят следующим образом. В положительный полупериод управляющего напряжения иу ток управления проходит по цепи: точка /, резистор Я, тиристор УЯ, диод У04, резистор /?3, точка 3. Тиристор открывается, и выпрямленный ток протекает от вторичной обмотки силового трансформатора ТУ через К$і, нагрузку Ян, диод У И

ТУ

В отрицательный полупериод управляющего напряжения ток управления проходит по цепи: точка 3, резистор Я3, резистор Я2, тиристор К$2, диод УОз, точка /. Открывается тиристор У32, и выпрямленный ток протекает от вторичной обмотки силового трансформатора ТУ через УЯ2, нагрузку Яи, диод К/)2. Обмотки трансформаторов ТУ и 7Уу обычно совмещаются на одном сердечнике.

Угол открытия ат изменяется в пределах от 20 до 160°. Такой разброс в пределах регулирования является следствием того, что при синусоидальном напряжении тиристоры имеют большой разброс по времени открывания. Уменьшение разброса регулирования можно осуществить, подавая на управляющий электрод импульсы с крутым передним фронтом. Для этого применяют транзисторные генераторы импульсов.

Трехфазная мостовая схема управляемого выпрямителя приведена на рис. 13.12. Регулировка выходного напряжения в трехфазных схемах осуществляется так же, как и в однофазных. Тиристоры открываются управляющими импульсами, а запираются при поступлении на их аноды отрицательного напряжения.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >