Κατά τη λειτουργία συσκευών ανορθωτή, συχνά αντιμετωπίζετε την ανάγκη αλλαγής (ρυθμίσεως) της τιμής της διορθωμένης τάσης.
Η αλλαγή στην ανορθωμένη τάση μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο στην πλευρά DC όσο και στην πλευρά AC.
Η ρύθμιση της ανορθωμένης τάσης χρησιμοποιώντας ελεγχόμενες βαλβίδες ημιαγωγών-θυρίστορ χρησιμοποιείται επί του παρόντος πολύ ευρέως, ανταγωνιζόμενος επιτυχώς τους ανορθωτές που βασίζονται σε θυράτρον λόγω ορισμένων πλεονεκτημάτων των θυρίστορ έναντι των θυριτρόνων.
Η ανορθωμένη τάση ρυθμίζεται από το θυρίστορ αλλάζοντας τη γωνία ανοίγματός του από (ονομάζεται επίσης "γωνία ξεκλειδώματος" και "γωνία ελέγχου"), είναι παρόμοια με τη γωνία ανάφλεξης σε ένα θυράτρον. Ο έλεγχος θυρίστορ μπορεί να είναι πλάτους, φάσης και παλμικής φάσης . Τα σχήματα που αντιστοιχούν στη μέθοδο ελέγχου φάσης συζητούνται παρακάτω.
Ημι-κύμα, μονοφασικός ελεγχόμενος ανορθωτής (Εικ. 4.33). Ο μετασχηματιστής ισχύος του κυκλώματος έχει δύο δευτερεύουσες περιελίξεις: το κύριο τύλιγμα w2, το οποίο χρησιμεύει για την τροφοδοσία του κυκλώματος ανορθωτή και το τύλιγμα ελέγχου wу, το οποίο δημιουργεί μια τάση ελέγχου Uуπαρέχεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ. Γωνία φάσης μεταξύ της τάσης ανόδου U2 και της τάσης ελέγχου Uуή η γωνία ανοίγματος καθορίζεται από τον ρυθμιστή φάσης του κυκλώματος R1L,όπου L είναι το τσοκ κορεσμού. Αλλάζοντας την αυτεπαγωγή του επαγωγέα με ρεύμα πόλωσης, μπορείτε να ρυθμίσετε τη γωνία ανοίγματος.
Το θυρίστορ ξεκλειδώνεται τη στιγμή που η τάση ελέγχου U,γίνεται θετικό (Εικ. 4.33, β, γράφημα Uу). Το θυρίστορ απενεργοποιείται όταν εμφανίζεται ένα αρνητικό δυναμικό στην άνοδο του θυρίστορ (αρνητική τάση μισού κύκλου (L). Η αντίσταση R2 περιορίζει την τιμή του ρεύματος ελέγχου.
Σε έναν ελεγχόμενο ανορθωτή συναρμολογημένο με χρήση κυκλώματος γέφυρας(Εικ. 4.34, α), η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή ελέγχου Tу γίνεται με έξοδο σημείου 3, από το οποίο τροφοδοτείται η τάση ελέγχου στο θυρίστορ VS1.Στο θυρίστορ VS2. Η τάση ελέγχου τροφοδοτείται από τον ρυθμιστή φάσης RP, C(από το σημείο 4). Ρύθμιση φάσης, δηλ. Η αλλαγή της γωνίας ανοίγματος πραγματοποιείται στο κύκλωμα (Εικ. 4.34, α) από μια μεταβλητή αντίσταση R.P.Διόδους VD3Και VD4κλείστε τα κυκλώματα ελέγχου θυρίστορ.
Το κύκλωμα ελέγχου θυρίστορ λειτουργεί ως εξής.
Ρύζι. 4.33. Ημι-κύμα, μονοφασικό κύκλωμα ανόρθωσης με χρήση θυρίστορ (a). Διαγράμματα τάσεων και ρευμάτων στο κύκλωμα (β)
Με θετική τάση μισού κύκλου UуΡεύμα ελέγχου που ρέει μέσω του κυκλώματος: σημεία 3, αντίσταση R1,θυρίστορ VS1, δίοδος VD4,αντίσταση R.P.τελεία 1.
Με αρνητική τάση μισού κύκλου U,Το ρεύμα ελέγχου ρέει μέσω του κυκλώματος: σημείο 1, αντίσταση R.P.αντίσταση R2θυρίστορ VS2,δίοδος VD3,τελεία 3. Το ανορθωμένο ρεύμα ρέει σε ένα μισό κύκλο της τάσης U2διά μέσου VS1Και VD1,και στο δεύτερο μισό κύκλο της τάσης U2.-διά μέσου VS2Και VD2και διόδους VD1, VD2λειτουργούν όπως στο γνωστό κύκλωμα μονοφασικής ανόρθωσης γέφυρας.
Δίοδος VD5,ενεργοποιημένο προς την αντίστροφη κατεύθυνση, εγκαθίσταται στην είσοδο του φίλτρου (συνήθως φίλτρο LC), αφού όταν το θυρίστορ είναι απενεργοποιημένο, κλείνει το κύκλωμα φορτίου για να εφαρμόσει το emf αυτοεπαγωγής του επαγωγέα, όπως με αποτέλεσμα να μειώνεται ο κυματισμός της ανορθωμένης τάσης και να αυξάνεται το cosj. Σε ρυθμιζόμενους ανορθωτές χαμηλής ισχύος VD5(μηδενική δίοδος) δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιηθεί.
Κυκλώματα μετασχηματιστών Τ, Tuσυνήθως συνδυάζονται όπως το διάγραμμα στο Σχ. 4.33, ΕΝΑ.
Όπως φαίνεται από τα χαρακτηριστικά προσαρμογής για ένα κύκλωμα ανόρθωσης πλήρους κύματος (Εικ. 4.34.6, καμπύλες 1 Και 2), Η γωνία ανοίγματος κυμαίνεται από 20-30 έως 150-160°. Αυτή η εξάπλωση εντός των ορίων ελέγχου εξηγείται από το γεγονός ότι με μια ημιτονοειδή τάση δικτύου, τα θυρίστορ έχουν μεγάλη διασπορά στο χρόνο ανοίγματός τους. Για να μειωθεί η καθορισμένη εξάπλωση και να επεκταθούν τα όρια ελέγχου, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν παλμοί με απότομη άκρη στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται μαγνητικοί ενισχυτές υψηλής ταχύτητας ή γεννήτριες παλμών τρανζίστορ.
Ρύζι. 4.34. Μονοφασικό κύκλωμα ανόρθωσης γέφυρας με χρήση θυρίστορ (α) και χαρακτηριστικά ρύθμισης (β) (Uox - ανορθωμένη τάση ανοιχτού κυκλώματος)
Σε ένα ελεγχόμενο κύκλωμα πλήρους κύματοςανορθωτής (Εικ. 4.35, α) τα θυρίστορ ελέγχονται από ορθογώνιους παλμούς, οι οποίοι παράγονται χρησιμοποιώντας βοηθητικές διόδους VD1Και VD2,συνδεδεμένο, όπως οι κύριες βαλβίδες - θυρίστορ VS1Και VS2,στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή ισχύος. Έτσι, σε αυτό το κύκλωμα (Εικ. 4.35, α) υπάρχουν δύο λειτουργικά κυκλώματα: ένα κύκλωμα ενός ανορθωτή πλήρους κύματος που χρησιμοποιεί θυρίστορ VS1Και VS2,παρόμοιο με το γνωστό κύκλωμα του ίδιου τύπου και ένα κύκλωμα για τον έλεγχο της γωνίας ανοίγματος των θυρίστορ, με τη βοήθεια του οποίου πραγματοποιείται ρύθμιση φάσης της ανορθωμένης τάσης. αυτό το κύκλωμα γίνεται με χρήση διόδων VD1Και VD2,τρανζίστορ unjuunction VT3,στις αντιστάσεις και τον πυκνωτή του κυκλώματος.
Η λειτουργία του κυκλώματος ελέγχου γωνίας ανοίγματος μπορεί να εξηγηθεί ως εξής. Κατά τη σύνδεση της τάσης δικτύου U1 σε. έξοδος διόδου VD1Και VD2θα εμφανιστεί διορθωμένη τάση uab,το σχήμα του οποίου είναι το περίβλημα της θετικής ημιτονοειδούς τάσης u2 (Εικ. 4.18β). Χρησιμοποιώντας μια δίοδο zener VD3και αντίσταση έρματος R1αυτή η τάση μετατρέπεται σε ορθογώνιους παλμούς θετικής πολικότητας Ust.Αυτοί οι παλμοί φτάνουν μέσω της αντίστασης R4 στη βάση Β2,και επίσης μέσω μεταβλητής αντίστασης R6στον εκπομπό ενός τρανζίστορ unjuunction VT3,πάνω στο οποίο είναι συναρμολογημένο το κύκλωμα γεννήτριας χαλάρωσης. Οι παλμοί που φτάνουν στον πομπό φορτίζουν τον πυκνωτή ΜΕέως ότου η τάση σε αυτό φτάσει σε τιμή ίση με Uеmax (Εικ. 4.18, β, γράφημα είναι),και την κλίση του εκθέτη τάσης Ucκατά τη φόρτιση και τον χρόνο φόρτισης του πυκνωτή ΜΕεξαρτώνται από τη σταθερά χρόνου tk=R6 C. Όταν η τάση στον πυκνωτή είναιφτάνει την τιμή Uemax, το τρανζίστορ ξεκλειδώνεται και ο πυκνωτής C αποφορτίζεται γρήγορα μέσω του τρανζίστορ και της αντίστασης R5,επειδή η R5<=R6.
Όταν ο πυκνωτής αποφορτιστεί, η τάση σε αυτόν μειώνεται σε uc=Umin, οπότε το τρανζίστορ σβήνει. Αφού εμφανιστεί ο επόμενος ορθογώνιος παλμός, ο πυκνωτής C αρχίζει να φορτίζει ξανά κ.λπ. Στο κύκλωμα βάσης Β1 του τρανζίστορ σε μια αντίσταση R5Δημιουργούνται θετικοί παλμοί μικρής διάρκειας (Εικ. 4.35 ,σι,γράφημα Uу ), τα οποία είναι χειριστήρια για θυρίστορ. αντιστάσεις R2, R3σας επιτρέπει να επιλέξετε το απαιτούμενο ρεύμα ελέγχου.
Όπως φαίνεται από τα γραφήματα, η στιγμή εμφάνισης των παλμών ελέγχου καθορίζεται από τη στιγμή του χρόνου wc t1, κατά την οποία Uc=Uеmax, και η στιγμή wc t1, με τη σειρά της, εξαρτάται από τη σταθερά φόρτισης του πυκνωτή Тз=R6С. Αλλάζοντας λοιπόν την αντίσταση R6,είναι δυνατόν να μετατοπιστεί χρονικά η στιγμή εμφάνισης του παλμού ελέγχου Uu,εκείνοι. αλλάξτε τη γωνία ξεκλειδώματος και τον χρόνο λειτουργίας των θυρίστορ, ρυθμίζοντας έτσι την τρέχουσα τιμή. io υπό φορτίο (Εικ. 4.35, β). Πρέπει να πούμε ότι η αύξηση r6οδηγεί σε αύξηση της γωνίας πυροδότησης, προκαλώντας μείωση της τάσης Uo,και ρεύμα Ιοστο φορτίο ανορθωτή Rн.
Σε πολυφασικούς ελεγχόμενους ανορθωτές, είναι πολύ βολικό να χρησιμοποιείτε θυρίστορ, καθώς άλλα κυκλώματα ελέγχου είναι δυσκίνητα και καταναλώνουν σημαντική ισχύ.
Σε ένα τριφασικό κύκλωμα γέφυρας ενός ελεγχόμενου ανορθωτή (Εικ. 4.36), όπου τα κυκλώματα ελέγχου (εκκίνησης) εμφανίζονται υπό όρους, η τάση εξόδου ρυθμίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως και στα προηγούμενα κυκλώματα, δηλαδή τα θυρίστορ του κύκλωμα VS1-VS3Ανοίγουν με παλμούς ελέγχου και κλειδώνονται σε αρνητικό δυναμικό ανόδου. Το επαγωγικό φορτίο σε αυτό το κύκλωμα πρέπει να διακοπεί με αντίστροφη δίοδο (παρόμοια με το κύκλωμα στο Σχ. 4.34, α).
Η ρύθμιση στην πλευρά εναλλασσόμενου ρεύματος εκτελείται χρησιμοποιώντας κυκλώματα θυρίστορ αντιπαράλληλων και αντισειριώντόσο όταν τροφοδοτείται από μονοφασικό δίκτυο (Εικ. 4.37) όσο και όταν τροφοδοτείται από δίκτυο τριών φάσεων (Εικ. 4.38 ,ένα).Όταν τα θυρίστορ συνδέονται πλάτη με πλάτη (Εικ. 4.37, α), καθένα από αυτά λειτουργεί στο αντίστοιχο τμήμα της περιόδου τάσης δικτύου.
Ρύζι. 4.35. Κύκλωμα ανόρθωσης πλήρους κύματος με χρήση θυρίστορ (α), διαγράμματα τάσης και ρεύματος στα κυκλώματά του (β)
Στο πλάτη με πλάτηενεργοποίηση (Εικ. 4.37, σι)Κάθε θυρίστορ του κυκλώματος διακλαδίζεται από μια συμβατική δίοδο και το θυρίστορ VS1και δίοδος VD2αγώγιμα ρεύματος σε ένα μισό κύκλο, και θυρίστορ VS2 και δίοδος VD1 -σε άλλον μισό κύκλο εναλλασσόμενης τάσης. Έναρξη θυρίστορ στα κυκλώματα του Σχ. 4.37, τα a και b παράγονται σύμφωνα με το κύκλωμα ενός μονοφασικού ανορθωτή γέφυρας (Εικ. 4.34, ΕΝΑ).
Ρύζι. 4.36. Απλοποιημένο τριφασικό κύκλωμα γέφυρας με χρήση θυρίστορ
Ρύζι. 4.37. Λειτουργικά διαγράμματα μονοφασικών ανορθωτών με
αντιπαράλληλη (α) και αντισειρά (β) σύνδεση θυρίστορ ελέγχου στην πλευρά AC.
Ρύζι. 4.38. Λειτουργικό διάγραμμα τριφασικού ανορθωτή με χρήση θυρίστορ (α), κύκλωμα ελέγχου για θυρίστορ ανορθωτή (β)
Στους τριφασικούς ανορθωτές, τα θυρίστορ συνδέονται μεταξύ τους παράλληλα με κάθε φάση της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή ισχύος (Εικ. 4.38, α), κύκλωμα ελέγχου SUΚάθε ζεύγος θυρίστορ είναι ενεργοποιημένο μεταξύ του αντίστοιχου ζεύγους και του ουδέτερου καλωδίου και είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η δυνατότητα ρύθμισης της ροπής ξεκλειδώματος των θυρίστορ και στις τρεις φάσεις.
Τριφασικό κύκλωμα ελέγχου ανορθωτή με χρήση τρανζίστορ unjunctionφαίνεται στο Σχ. 4.38 ,σιΤο σήμα ελέγχου στο κύκλωμα εκπομπού τρανζίστορ προέρχεται από μια κοινή πηγή. Η λειτουργία αυτού του κυκλώματος είναι παρόμοια με τη λειτουργία του κυκλώματος ελέγχου ενός κυκλώματος ανορθωτή πλήρους κύματος με χρήση θυρίστορ (Εικ. 4.35). Αλλάζοντας την τιμή της αντίστασης του κυκλώματος, μπορείτε να ρυθμίσετε τη γωνία πυροδότησης των θυρίστορ του κυκλώματος και επομένως την τιμή της τάσης στο φορτίο.
Η χρήση θυρίστορ αυξάνει σημαντικά την απόδοση του κυκλώματος και μειώνει σημαντικά την αδράνεια των συστημάτων ελέγχου.
Τα μειονεκτήματα των ελεγχόμενων ανορθωτών που βασίζονται σε θυρίστορ συνοψίζονται στα εξής: πολυπλοκότητα των κυκλωμάτων ελέγχου, απότομη αύξηση του συντελεστή κυματισμού τάσης στο φορτίο.
Λαμβάνεται από τον ιστότοπο http://telecommun.ru
Πολύ συχνά είναι απαραίτητο ο ανορθωτής όχι μόνο να μετατρέπει την εναλλασσόμενη τάση, αλλά να μπορεί επίσης να αλλάξει την τιμή του. Οι ανορθωτές που συνδυάζουν την ανόρθωση εναλλασσόμενης τάσης (ρεύμα) με τον έλεγχο της ανορθωμένης τάσης (ρεύμα) ονομάζονται ελεγχόμενοι ανορθωτές. Το κύριο στοιχείο των ελεγχόμενων ανορθωτών είναι ένα θυρίστορ (αν και μπορεί να προστεθεί και τρανζίστορ).
Ρύζι. 1 - Ελεγχόμενος ανορθωτής μισού κύματος
Ο έλεγχος της ανορθωμένης τάσης εξόδου μειώνεται στον έλεγχο χρόνου της στιγμής ξεκλειδώματος του θυρίστορ. Αυτό γίνεται με σύντομους παλμούς με απότομο μέτωπο (βελόνα). Εάν το θυρίστορ είναι ανοιχτό κατά τη διάρκεια ολόκληρου του μισού κύκλου, τότε η έξοδος παράγει μια παλμική τάση, παρόμοια με έναν μη ελεγχόμενο ανορθωτή. Όταν ο χρόνος καθυστέρησης ξεκλειδώματος του θυρίστορ αλλάζει, η ανορθωμένη τάση αλλάζει προς μείωση. Αυτό φαίνεται από τα παρακάτω γραφήματα. Για κάθε καθυστέρηση αντιστοιχεί μια συγκεκριμένη γωνία μετατόπισης φάσης μεταξύ της τάσης στο θυρίστορ και του σήματος ελέγχου. Αυτή η γωνία ονομάζεται γωνία ελέγχου ή ρύθμισης και ορίζεται ως α=ωt. t z είναι ο ίδιος χρόνος καθυστέρησης, ω είναι η γωνιακή συχνότητα (ω=2πf).
Ρύζι. 2 - Η αρχή του ελέγχου της ανορθωμένης τάσης καθυστερώντας το άνοιγμα των θυρίστορ
Μπορείτε να ελέγξετε ένα θυρίστορ, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας αυτόν τον μετατοπιστή φάσης:
<
Ρύζι. 3 – Μετατροπέας φάσης
Το παρακάτω σχήμα δείχνει το κύκλωμα ενός μονοφασικού ανορθωτή ελεγχόμενου πλήρους κύματος με έλεγχο παλμικής φάσης.
Ρύζι. 4 - Μονοφασικός ανορθωτής ελεγχόμενος πλήρους κύματος
Η τάση από την έξοδο του μετατροπέα φάσης R1C1 παρέχεται στην είσοδο των περιοριστικών ενισχυτών (VT1, VT2). Οι δίοδοι VD5, VD6 κόβουν τα θετικά μισά κύματα αυτής της τάσης. Η τραπεζοειδής τάση από την έξοδο των περιοριστών ενισχυτών παρέχεται στα κυκλώματα διαφοροποίησης R4C2, R5C3 και στη συνέχεια στις εισόδους ελέγχου των θυρίστορ VS1, VS2. Οι δίοδοι VD7, VD8 εμποδίζουν τους αρνητικούς παλμούς να φτάσουν στα ηλεκτρόδια ελέγχου των θυρίστορ. Οι περιοριστές ενισχυτές τροφοδοτούνται από έναν ξεχωριστό ανορθωτή VD1-VD4.
Οι μονοφασικοί ελεγχόμενοι ανορθωτές κατασκευάζονται σύμφωνα με ένα κύκλωμα με μηδενικό ακροδέκτη του μετασχηματιστή (μονός βραχίονας) και σύμφωνα με ένα κύκλωμα γέφυρας (διπλός βραχίονας). Ας εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας και τα χαρακτηριστικά των μονοφασικών ελεγχόμενων ανορθωτών χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός κυκλώματος με ακροδέκτη μηδενικού μετασχηματιστή (Εικ. 5.4).
Εικ.5.4. Μονοφασικός ελεγχόμενος ανορθωτής
Ας εξετάσουμε τη λειτουργία ενός ελεγχόμενου ανορθωτή σε ένα ενεργό-επαγωγικό φορτίο με πίσω emf.
Τα διαγράμματα χρονισμού των τάσεων και των ρευμάτων που φαίνονται στο (Εικ. 5.5, α-ε) εξηγούν τη λειτουργία του κυκλώματος.
Τη χρονική στιγμή, ένας παλμός αποστέλλεται από το σύστημα ελέγχου (CS) του ανορθωτή στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ T1. Ως αποτέλεσμα του ξεκλειδώματος, το θυρίστορ T1 συνδέει το φορτίο με την τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Μια τάση σχηματίζεται σε όλο το φορτίο κατά τη διάρκεια του διαστήματος (σκιασμένη περιοχή στο Σχ. 5.5β), που είναι ένα τμήμα της καμπύλης τάσης Το ίδιο ρεύμα ρέει μέσω του φορτίου και του θυρίστορ Τ1. Όταν η τάση τροφοδοσίας διέρχεται από το μηδέν, το ρεύμα του θυρίστορ Τ1 συνεχίζει να ρέει λόγω του γεγονότος ότι η αυτεπαγωγή είναι ενεργοποιημένη στο φορτίο. Δημιουργούνται αρνητικά τμήματα στην καμπύλη τάσης εξόδου.
Ο επόμενος παλμός ξεκλειδώματος παρέχεται στο θυρίστορ Τ2. Το ξεκλείδωμα αυτού του θυρίστορ οδηγεί στο κλείδωμα του T1. Σε αυτή την περίπτωση, εφαρμόζεται θετική τάση του ίδιου σχήματος στο φορτίο όπως στο διάστημα αγωγιμότητας του θυρίστορ T1. Κατά τη διάρκεια του διαστήματος αγωγιμότητας του θυρίστορ T2, το άθροισμα των τάσεων των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή συνδέεται με το θυρίστορ T1, με αποτέλεσμα, από τη στιγμή που ξεκλειδώνεται το θυρίστορ T2, να ενεργεί αντίστροφη τάση στο θυρίστορ T1 (Εικ. 5.5 , ε). Στη συνέχεια, οι διαδικασίες στο κύκλωμα ακολουθούν παρόμοιες με αυτές που συζητήθηκαν παραπάνω. Τα ρεύματα θυρίστορ φαίνονται στο Σχ. 5.5, d, e και το ρεύμα φορτίου φαίνεται στο Σχ. 5.5, γ.
Το ρεύμα i 1 που καταναλώνεται από το δίκτυο φαίνεται στο Σχ. 5.5, α. Η πρώτη αρμονική του καταναλωθέντος ρεύματος i 1 (1) υστερεί σε φάση της τάσης του δικτύου. Αυτό οδηγεί στον ανορθωτή να καταναλώνει άεργο ισχύ από το δίκτυο, γεγονός που έχει δυσμενή επίδραση στην ενεργειακή απόδοση.
Η εξεταζόμενη μέθοδος ελέγχου φάσης μπορεί να εφαρμοστεί με τη χρήση μεθόδων μετατόπισης φάσης, μία από τις οποίες είναι η μέθοδος κατακόρυφου ελέγχου, που βασίζεται στη σύγκριση της τάσης αναφοράς (συνήθως σε σχήμα πριονωτή) και της σταθερής τάσης του σήματος ελέγχου. Η ισότητα των στιγμιαίων τιμών αυτών των τάσεων καθορίζει τη φάση στην οποία το κύκλωμα δημιουργεί έναν παλμό, στη συνέχεια ενισχύεται και παρέχεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ. Η αλλαγή της φάσης του παλμού ελέγχου επιτυγχάνεται αλλάζοντας το επίπεδο της τάσης ελέγχου εισόδου. Το λειτουργικό διάγραμμα ενός τέτοιου ελέγχου φαίνεται στο Σχήμα 5.6.
Η τάση αναφοράς που παράγεται από την πριονωτή γεννήτρια τάσης GPN και συγχρονίζεται με την τάση δικτύου χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια παλμών συγχρονισμένη με δίκτυο (PG) παρέχεται στο κύκλωμα σύγκρισης CC, το οποίο λαμβάνει ταυτόχρονα την τάση ελέγχου εισόδου u U (σήμα ελέγχου). Το σήμα από το κύκλωμα σύγκρισης παρέχεται στον διανομέα παλμών (PD) και στη συνέχεια στους ενισχυτές τελικής ισχύος (P), από όπου παρέχεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ με τη μορφή ισχυρού παλμού με απότομη άκρη και ρυθμιζόμενο σε φάση.
Τυπικά, χρησιμοποιούνται κυκλώματα γαλβανικής απομόνωσης μεταξύ του διανομέα παλμών και των τελικών ενισχυτών, κάτι που φαίνεται συμβατικά στο Σχ. 5.6 με ένα σπασμένο βέλος.
Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός ελεγχόμενου ανορθωτή είναι η ικανότητά του να προσαρμόζει τη μέση τιμή της ανορθωμένης τάσης καθώς αλλάζει η γωνία. Εάν η αυτεπαγωγή στο κύκλωμα φορτίου είναι αρκετά μεγάλη* ώστε να διατηρεί το ρεύμα σε αρνητική τάση, τότε η εξάρτηση της μέσης τάσης εξόδου από τη γωνία ελέγχου βρίσκεται από την έκφραση:
(5.1)
πού είναι το πλάτος της τάσης στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή.
Μετατροπείς ThyristorΟι συχνότητες (inverters) είναι συσκευές που μετατρέπουν την άμεση ή εναλλασσόμενη τάση σε εναλλασσόμενη τάση μιας δεδομένης συχνότητας. Οι περισσότεροι σύγχρονοι μετατροπείς θυρίστορ καθιστούν δυνατή την αλλαγή της απόκρισης συχνότητας της τάσης εξόδου εντός των απαιτούμενων ορίων, λόγω των οποίων χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες και μεταφορές, για παράδειγμα, για την ομαλή ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής των ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων, παρέχοντας απαραίτητη λειτουργία τροφοδοσίας για κλιβάνους τήξης κ.λπ. Παρά το γεγονός ότι οι μετατροπείς συχνότητας IGBT έχουν γίνει πρόσφατα όλο και πιο διαδεδομένοι, οι μετατροπείς θυρίστορ εξακολουθούν να κυριαρχούν όπου είναι απαραίτητο να παρέχονται μεγάλες ισχύς (έως αρκετά μεγαβάτ) με τάση εξόδου δεκάδων kilovolt. Είναι το γεγονός ότι οι μετατροπείς συχνότητας θυρίστορ έχουν υψηλή απόδοση (έως 98%) που είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν με επιτυχία υψηλές τάσεις και ρεύματα, καθώς και να αντέχουν σε παλμικές κρούσεις και ένα αρκετά μακροπρόθεσμο φορτίο, που είναι το κύριο πλεονέκτημά τους. Παρακάτω είναι ένα μπλοκ διάγραμμα του πιο τυπικού σύγχρονου μετατροπέα θυρίστορ με μια σαφώς καθορισμένη σύνδεση DC.
 |
Στον ανορθωτή (Β), η εναλλασσόμενη τάση εισόδου διορθώνεται και παρέχεται στο φίλτρο (F), όπου εξομαλύνεται, φιλτράρεται και στη συνέχεια μετατρέπεται ξανά από τον μετατροπέα (Ι) σε εναλλασσόμενη τάση, η οποία μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με τις παραμέτρους όπως το πλάτος και η συχνότητα.
Κατά τη λειτουργία ανορθωτών, μπορεί να χρειαστεί να αλλάξετε (ρυθμίσετε) ομαλά την τιμή της ανορθωμένης τάσης. Αυτό μπορεί να γίνει και από την πλευρά DC και AC στο Σχ. 13.10, σι).Έτσι, κατά τη διάρκεια του πρώτου μισού κύκλου (/ 0 - σι)θετική τάση δικτύου στην άνοδο του πρώτου θυρίστορ κατά τη διάρκεια του δεύτερου μισού κύκλου - στην άνοδο του δεύτερου θυρίστορ UYA 2.Ξεκλείδωμα παλμών τάσης και εσυ[Και και y2τροφοδοτείται από το σύστημα ελέγχου με μια ορισμένη καθυστέρηση κατά γωνία a t ως προς την αρχή των θετικών τάσεων και 2Και και 2.
Ρύζι. 13.10. Μονοφασικός ανορθωτής μισού κύματος με χρήση θυρίστορ: ΕΝΑ-ηλεκτρικό σύστημα? 6- διαγράμματα τάσης και ρεύματος
Τη στιγμή /i ανοίγει το θυρίστορ, τάση;/ 0 στο φορτίο είμαι ναυξάνεται απότομα και στη συνέχεια αλλάζει κατά μήκος της καμπύλης τάσης φάσης και 2.Τη στιγμή / 2 τάση και 2πέφτει στο μηδέν και το θυρίστορ KUi κλείνει. Τη στιγμή / 3, ανοίγει το θυρίστορ Κ; 2 και παραμένει ανοιχτό μέχρι τη στιγμή ґ 4, όταν η τάση στην άνοδό της μειώνεται στο μηδέν. Στο χρονικό διάστημα / 2 - ґ 3, και τα δύο θυρίστορ είναι κλειστά και η τάση στο φορτίο είναι μηδέν. Και έτσι η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Το σύστημα ελέγχου μπορεί να αλλάξει τη γωνία ελέγχου, τον χρόνο έναρξης κάθε θυρίστορ και επομένως τη μέση διορθωμένη τάση και 0και τρέχον / 0. Όταν λειτουργεί σε ενεργό φορτίο, η καμπύλη του διορθωμένου ρεύματος ακολουθεί το σχήμα της καμπύλης ανορθωμένης τάσης;/o-
Στους ανορθωτές θυρίστορ, η ανορθωμένη τάση μπορεί να ρυθμιστεί ομαλά σε ένα ευρύ φάσμα.
Ένα μονοφασικό κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας που χρησιμοποιεί θυρίστορ φαίνεται στο Σχ. 13.11. Εδώ η τάση ελέγχου τροφοδοτείται στο θυρίστορ από το μέσο / δευτερεύον τύλιγμα του μετασχηματισμού
tora 7U y. Η τάση ελέγχου τροφοδοτείται στο δεύτερο θυρίστορ από την αλυσίδα μετατόπισης φάσης I 2 C(αποσιωπητικά 2). Η αλλαγή της γωνίας ανοίγματος a t πραγματοποιείται από μια μεταβλητή αντίσταση Ι 3.Διόδους VI)z και IO4 κλείνουν τα κυκλώματα ελέγχου θυρίστορ.
Οι διαδικασίες στο κύκλωμα γίνονται ως εξής. Στο θετικό μισό κύκλο της τάσης ελέγχου και στοΤο ρεύμα ελέγχου διέρχεται από το κύκλωμα: σημείο /, αντίσταση ΕΓΩ,θυρίστορ UYA,δίοδος У0 4,αντίσταση /? 3, τελεία 3. Το θυρίστορ ανοίγει και το ανορθωμένο ρεύμα ρέει από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή ισχύος ΟΤΙμέσω K$i, φόρτωση Είμαι ν,δίοδος U I
Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου της τάσης ελέγχου, το ρεύμα ελέγχου διέρχεται από το κύκλωμα: σημείο 3, αντίσταση Είμαι 3,αντίσταση εγώ 2, Thyristor K$2, δίοδος UO h, τελεία /. Ανοίγει το Thyristor U3 2,και το ανορθωμένο ρεύμα ρέει από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή ισχύος ΟΤΙδιά μέσου UYA 2,φορτώνω Εγώ και,δίοδος Κ/) 2. Περιελίξεις μετασχηματιστή ΟΤΙκαι 7U y συνήθως συνδυάζονται σε έναν πυρήνα.
Η γωνία ανοίγματος a t ποικίλλει από 20 έως 160°. Μια τέτοια διασπορά εντός των ορίων ελέγχου είναι συνέπεια του γεγονότος ότι με ημιτονοειδή τάση, τα θυρίστορ έχουν μεγάλη διασπορά στο χρόνο ανοίγματος. Η εξάπλωση ελέγχου μπορεί να μειωθεί εφαρμόζοντας παλμούς με απότομη πρόσθια ακμή στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται γεννήτριες παλμών τρανζίστορ.
Ένα τριφασικό κύκλωμα γέφυρας ενός ελεγχόμενου ανορθωτή φαίνεται στο Σχ. 13.12. Η ρύθμιση της τάσης εξόδου σε τριφασικά κυκλώματα πραγματοποιείται με τον ίδιο τρόπο όπως και στα μονοφασικά. Τα θυρίστορ ανοίγουν με παλμούς ελέγχου και κλειδώνουν όταν εφαρμόζεται αρνητική τάση στις άνοδος τους.
Ρυθμιζόμενοι ανορθωτές θυρίστορ
Ο απλούστερος ισχυρός φορτιστής μπορεί να συναρμολογηθεί με χρήση θυρίστορ ισχύος. Σε τέτοια κυκλώματα, εκτελούν τη λειτουργία των ανορθωτών, στους οποίους εφαρμόζεται ο έλεγχος φάσης.
Όπως γνωρίζετε, ένα θυρίστορ ανοίγει όταν το ρεύμα ρέει μέσω του ηλεκτροδίου ελέγχου. Οι τιμές τάσης και ρεύματος μπορούν να βρεθούν σε βιβλία αναφοράς και φύλλα δεδομένων. Τα θυρίστορ ισχύος απαιτούν παλμό για να ανοίξουν, γεγονός που καθιστά τον έλεγχο οικονομικό, αλλά περιπλέκει το κύκλωμα. Το θυρίστορ κλείνει, όπως και το τριακ, το ίδιο, στο μηδέν του ημιτονοειδούς.
Δεδομένου ότι εξετάζουμε τα πιο απλά κυκλώματα, θα εξετάσουμε μια παραλλαγή του συμβατικού ελέγχου φάσης, η οποία είναι κατάλληλη για δοκιμή. Η πρώτη επιλογή είναι με έναν μετασχηματιστή που έχει δύο δευτερεύουσες περιελίξεις ισχύος (ή ένα με μεσαίο σημείο). Σε αυτή την περίπτωση, απαιτούνται μόνο δύο ανορθωτικά στοιχεία, το ρόλο των οποίων παίζουν τα θυρίστορ. Το τμήμα ισχύος σημειώνεται με κόκκινο χρώμα στο διάγραμμα.
Δεδομένου ότι συνήθως απαιτούνται ισχυροί φορτιστές για μπαταρίες υψηλής τάσης, η απόκτηση χαμηλής τάσης ελέγχου από το δευτερεύον τύλιγμα ισχύος δεν είναι κερδοφόρα λόγω της απαγωγής υψηλής ισχύος στην αντίσταση σβέσης, η οποία χρησιμεύει επίσης ως ρυθμιστική αντίσταση. Επομένως, για την τροφοδοσία των κυκλωμάτων ελέγχου, που σημειώνονται με πράσινο χρώμα στο διάγραμμα, υπάρχει μια πρόσθετη περιέλιξη που μπορεί εύκολα να τυλιχτεί με ένα καλώδιο στερέωσης σε οποιοδήποτε μέρος του μετασχηματιστή. Ο αριθμός των στροφών πρέπει να επιλέγεται έτσι ώστε η τάση να αντιστοιχεί στην πινακίδα χαρακτηριστικών ενός συγκεκριμένου θυρίστορ.
Ο έλεγχος φάσης λειτουργεί πολύ απλά. Μέσω της αντίστασης ρύθμισης R1, φορτίζονται οι πυκνωτές C1 και C2. Ο χρόνος φόρτισής τους εξαρτάται από την χωρητικότητα και την αντίσταση της αντίστασης. Αυτός ο χρόνος καθορίζει τη στιγμή που ανοίγει το θυρίστορ. Όσο μικρότερη είναι η αντίσταση, τόσο πιο γρήγορα θα φορτιστεί ο πυκνωτής και όσο νωρίτερα θα ανοίξει το θυρίστορ σε ένα δεδομένο μισό κύκλο και τόσο περισσότερο ρεύμα θα λάβει το φορτίο. Για τα θυρίστορ T161, χρειάστηκαν πυκνωτές 100 μF και αντίσταση 33 ohm. Λάβετε υπόψη ότι το ρεύμα διόδου της γέφυρας DB1, η ισχύς της αντίστασης R1 και το ρεύμα των διόδων D1 και D2 πρέπει να αντιστοιχούν στα ρεύματα ελέγχου των θυρίστορ.
Το κύκλωμα ενός ισχυρού ρυθμιζόμενου φορτιστή για έναν μετασχηματιστή με μία περιέλιξη ισχύος θα διαφέρει μόνο στο ότι απαιτεί μια πλήρη γέφυρα τεσσάρων ανορθωτικών στοιχείων. Ως δύο από αυτά χρησιμοποιούμε διόδους ισχύος VD1 και VD2. Το τμήμα ελέγχου του κυκλώματος παραμένει το ίδιο.
Εάν η τάση της περιέλιξης ισχύος είναι χαμηλή, τότε μπορεί να ληφθεί από αυτήν η τάση για τον έλεγχο των θυρίστορ του ρυθμιστή.
Όπως αναφέρθηκε ήδη, αυτά τα κυκλώματα είναι κατάλληλα μόνο για τη δοκιμή της λειτουργίας των ρυθμιστών θυρίστορ. Αυτός ο έλεγχος είναι επιτρεπτός μόνο σε σχετικά χαμηλά ρεύματα. Για τον έλεγχο ισχυρών θυρίστορ ισχύος που λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα, ο έλεγχος πρέπει να γίνεται παλμικά. Ένα πιθανό διάγραμμα τέτοιου ελέγχου παρουσιάζεται παρακάτω:
Το τρανζίστορ unjuunction εδώ μπορεί να αντικατασταθεί με ένα ανάλογο δύο διπολικών. Ανοίγει όταν η τάση στον πυκνωτή C1 φτάσει σε μια ορισμένη τιμή και ο χρόνος αυτός καθορίζεται, όπως στο προηγούμενο κύκλωμα, από την χωρητικότητα και την αντίσταση. Προκειμένου ο παλμός ελέγχου να είναι ρεύμα, προστέθηκε τρανζίστορ VT2. Ο μετασχηματιστής πρέπει να έχει αναλογία περιέλιξης 1:1 και να είναι παλμικός, κατά προτίμηση μόνιμο κράμα. Η σταδιακή τοποθέτηση των περιελίξεων είναι η ίδια όπως στο αρχικό διάγραμμα από το Διαδίκτυο και ίσως υπάρχει ένα σφάλμα εδώ. Για τον έλεγχο δύο θυρίστορ, θα πρέπει να προστεθεί μια ακόμη περιέλιξη σε αυτόν τον μετασχηματιστή.
Ρυθμιστής τάσης AC σε θυρίστορ.
Για τη ρύθμιση της εναλλασσόμενης τάσης στο φορτίο, χρησιμοποιούνται ευρέως ρυθμιστές θυρίστορ. Το απλούστερο διάγραμμα ενός τέτοιου ρυθμιστή φαίνεται στο Σχ. 5.17, α. Δύο θυρίστορ VS1 και VS2 συνδέονται πλάτη με πλάτη παράλληλα στο κύκλωμα φορτίου Z H . Κάθε θυρίστορ λειτουργεί στο δικό του μισό κύκλο (θετικό ή αρνητικό). Επιπλέον, ανοίγουν με γωνία ελέγχου α (Εικ. 5.17, β) και κλείνουν τη στιγμή που το ρεύμα φορτίου περνά από το μηδέν. Ρυθμίζοντας τη γωνία α, μπορείτε να ρυθμίσετε την τάση U H σε ένα ευρύ φάσμα από U H max = U c έως U H min = 0.
Ρύζι. 5.17. Σχέδιο (α) και διαγράμματα χρονισμού (β) του ρυθμιστή τάσης AC
Ωστόσο, αυτή η μέθοδος ελέγχου παραμορφώνει πολύ το σχήμα της καμπύλης τάσης και αλλάζει τη φάση της πρώτης αρμονικής της.
Υπάρχει μια αυξανόμενη ομάδα καταναλωτών ενέργειας που απαιτούν ρυθμιζόμενη παραγωγή
ένταση. Για την τροφοδοσία τέτοιων καταναλωτών, χρησιμοποιούνται ανορθωτές θυρίστορ:
μονοφασικό σε χαμηλή κατανάλωση ρεύματος και τριφασικό σε υψηλή ισχύ.
Στο Σχ. 2.12 και εμφανίζεται το διάγραμμα ενός μονοφασικού ελεγχόμενου ανορθωτή με έξοδο
σημείο μηδέν μετασχηματιστή. Τα θυρίστορ VS1 και VS2 χρησιμοποιούνται ως βαλβίδες στον ανορθωτή.
Όταν υποδεικνύεται στο Σχ. 2.12, και την πολικότητα της δευτερεύουσας τάσης u2 του μετασχηματιστή Tr, το θυρίστορ VS1 μπορεί να περάσει ρεύμα" με την προϋπόθεση ότι το σήμα ελέγχου Iy1 λαμβάνεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του. Αυτό το σήμα τροφοδοτείται με μετατόπιση φάσης σε σχέση με τη στιγμή της φυσικής ξεκλείδωμα από μια γωνία α, που ονομάζεται γωνία ελέγχου (Εικ. 2.12, β) Η στιγμή του φυσικού ξεκλειδώματος του θυρίστορ είναι η στιγμή της εμφάνισης θετικής τάσης μεταξύ της ανόδου και της καθόδου του θυρίστορ (στο α = 0) .
Όταν το θυρίστορ είναι ενεργοποιημένο με ενεργό φορτίο Rн τη στιγμή του χρόνου ωt = α
η τάση φορτίου un αυξάνεται απότομα στην τιμή un" = u2" (με ιδανικό θυρίστορ και ιδανικό μετασχηματιστή). Στο ωt = π, το ρεύμα της βαλβίδας και το ρεύμα φορτίου μηδενίζονται και το θυρίστορ VS1 απενεργοποιείται. Πριν ξεκλειδωθεί το θυρίστορ VS2, εμφανίζεται μια νεκρή παύση στο φορτίο. Τη στιγμή ωt = π + α, εφαρμόζεται ένας παλμός ελέγχου στο θυρίστορ VS2, το θυρίστορ ανοίγει και η τάση un" εφαρμόζεται στο φορτίο. Το ρεύμα ρέει μέσω του κάτω μισού τυλίγματος του μετασχηματιστή, του θυρίστορ VS2 και του φορτίου, διατηρώντας την ίδια κατεύθυνση. Τη στιγμή ωt = 2 π, το θυρίστορ VS2 σβήνει.
Μέση τάση φορτίου
Η μείωση της μέσης τάσης Uav με την αυξανόμενη γωνία α φαίνεται στο Σχ.
2.12, γ. Η εξάρτηση Uср(α) ονομάζεται χαρακτηριστικό ελέγχου του ανορθωτή.
Η καθυστέρηση φάσης των σημάτων ελέγχου που παρέχονται στα θυρίστορ πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας συστήματα ελέγχου παλμικής φάσης.
