Podczas eksploatacji urządzeń prostowniczych często spotykamy się z koniecznością zmiany (dostosowania) wartości prostowanego napięcia.
Zmiana napięcia wyprostowanego może odbywać się zarówno po stronie prądu stałego, jak i prądu przemiennego.
Regulacja napięcia wyprostowanego za pomocą sterowanych zaworów półprzewodnikowych-tyrystorów jest obecnie bardzo szeroko stosowana, skutecznie konkurując z prostownikami opartymi na tyratronach ze względu na szereg przewag tyrystorów nad tyratronami.
Napięcie wyprostowane jest regulowane przez tyrystor poprzez zmianę jego kąta otwarcia (nazywanego także „kątem odblokowania” i „kątem sterowania”), który jest podobny do kąta zapłonu w tyratronie. Sterowanie tyrystorowe może być amplitudowe, fazowe i impulsowo-fazowe . Poniżej omawiamy schematy odpowiadające sposobowi sterowania fazowego.
Prostownik półfalowy sterowany jednofazowo (rys. 4.33). Transformator mocy obwodu ma dwa uzwojenia wtórne: uzwojenie główne w2, które służy do zasilania obwodu prostownika, oraz uzwojenie sterujące wу, które wytwarza napięcie sterujące U dostarczany do elektrody sterującej tyrystora. Kąt fazowy pomiędzy napięciem anodowym U2 i napięciem sterującym U lub kąt otwarcia jest określony przez regulator fazy obwodu R1L, gdzie L jest dławikiem nasycenia. Zmieniając indukcyjność cewki indukcyjnej za pomocą prądu polaryzacji, można regulować kąt otwarcia.
Tyrystor zostaje odblokowany w momencie podania napięcia sterującego Ty, staje się dodatni (ryc. 4.33, b, wykres Uу); Tyrystor zostaje wyłączony, gdy na anodzie tyrystora pojawi się ujemny potencjał (ujemne napięcie półcyklu (L). Rezystor R2 ogranicza wartość prądu sterującego.
W sterowanym prostowniku zmontowanym za pomocą obwodu mostkowego(Rys. 4.34,a) uzwojenie wtórne transformatora sterującego Tу jest wykonane z wyjściem punktowym 3, z którego napięcie sterujące jest dostarczane do tyrystora VS1. Do tyrystora VS2. napięcie sterujące dostarczane jest z regulatora fazy R.P., C(z punktu 4). Regulacja fazowa, tj. zmiana kąta otwarcia odbywa się w obwodzie (ryc. 4.34, a) za pomocą rezystora zmiennego R.P. Diody VD3 I VD4 zamknąć obwody sterujące tyrystorów.
Obwód sterowania tyrystora działa w następujący sposób.
Ryż. 4.33. Półfalowy, jednofazowy obwód prostowniczy wykorzystujący tyrystor (a). Schematy napięć i prądów w obwodzie (b)
Z dodatnim napięciem półcyklicznym U prąd sterujący przepływa przez obwód: punkty 3, rezystor R1, tyrystor VS1, dioda VD4, rezystor R.P. kropka 1.
Z ujemnym napięciem półcyklicznym Ty, prąd sterujący przepływa przez obwód: punkt 1, rezystor R.P. rezystor R2 tyrystor VS2, dioda VD3, kropka 3. Wyprostowany prąd płynie w jednym półcyklu napięcia U2 Poprzez VS1 I VD1, oraz w drugim półcyklu napięcia U2.- Poprzez VS2 I VD2 i diody VD1, VD2 pracują jak w znanym jednofazowym obwodzie prostowniczym mostkowym.
Dioda VD5, włączony w odwrotnym kierunku, jest instalowany na wejściu filtra (zwykle filtra LC), ponieważ gdy tyrystor jest wyłączony, zamyka obwód obciążenia, aby zrealizować emf samoindukcji cewki indukcyjnej, jak w wyniku czego tętnienie wyprostowanego napięcia maleje, a cosj wzrasta. W prostownikach regulowanych małej mocy VD5(dioda zerowa) nie może być stosowana.
Obwody transformatorów T, Wt zwykle łączone jak na schemacie na ryc. 4,33, A.
Jak widać z charakterystyki regulacji dla jednego pełnookresowego obwodu prostowniczego (ryc. 4.34.6, krzywe 1 I 2), Kąt otwarcia waha się od 20-30 do 150-160°. Rozrzut ten w granicach regulacyjnych tłumaczy się faktem, że przy sinusoidalnym napięciu sieciowym tyrystory mają duży rozrzut czasu otwarcia. Aby zmniejszyć określony rozrzut i rozszerzyć granice kontrolne, konieczne jest przyłożenie impulsów o stromym zboczu do elektrody sterującej tyrystora. W tym celu stosuje się szybkie wzmacniacze magnetyczne lub tranzystorowe generatory impulsów.
Ryż. 4,34. Mostkowy jednofazowy obwód prostowniczy wykorzystujący tyrystory (a) i charakterystykę regulacji (b) (Uox - wyprostowane napięcie obwodu otwartego)
W obwodzie sterowanym pełnookresowym prostownik (ryc. 4.35, a) tyrystory sterowane są impulsami prostokątnymi, które są generowane za pomocą diod pomocniczych VD1 I VD2, połączone, podobnie jak główne zawory - tyrystory VS1 I VS2, do uzwojenia wtórnego transformatora mocy. Zatem w tym obwodzie (ryc. 4.35a) istnieją dwa obwody funkcjonalne: obwód prostownika pełnookresowego wykorzystujący tyrystory VS1 I VS2, podobny do dobrze znanego obwodu tego samego typu i obwodu do sterowania kątem otwarcia tyrystorów, za pomocą którego przeprowadzana jest regulacja fazowa wyprostowanego napięcia; obwód ten jest wykonany za pomocą diod VD1 I VD2, tranzystor jednozłączowy VT3, na rezystorach i kondensatorze obwodu.
Działanie obwodu sterującego kątem otwarcia można wyjaśnić w następujący sposób. Po podłączeniu napięcia sieciowego U1 do. wyjście diodowe VD1 I VD2 pojawi się napięcie wyprostowane uab, którego kształt jest obwiednią dodatniego napięcia półsinusoidalnego u2 (rys. 4.18b). Zastosowanie diody Zenera VD3 i rezystor balastowy R1 napięcie to jest przekształcane na prostokątne impulsy o dodatniej polaryzacji Ust. Impulsy te docierają przez rezystor R4 do bazy B2, a także przez rezystor zmienny R6 do emitera tranzystora jednozłączowego VT3, na którym zamontowany jest obwód generatora relaksacji. Impulsy docierające do emitera ładują kondensator Z aż napięcie na nim osiągnie wartość równą Uеmax (ryc. 4.18, b, wykres Jest), i nachylenie wykładnika napięcia Uc podczas ładowania i czas ładowania kondensatora Z zależą od stałej czasowej tk=R6 C. Gdy napięcie na kondensatorze Jest osiągnie wartość Uemax, tranzystor zostanie odblokowany, a kondensator C zostanie szybko rozładowany przez tranzystor i rezystor R5, ponieważ R5<=R6.
Kiedy kondensator jest rozładowany, napięcie na nim spada do uc=Umin, przy którym tranzystor wyłącza się; Po pojawieniu się kolejnego prostokątnego impulsu kondensator C zaczyna ponownie ładować itd. W obwodzie bazowym B1 tranzystora na rezystorze R5 powstają krótkotrwałe impulsy dodatnie (ryc. 4.35 ,B, wykres U ), które są sterownikami tyrystorów; rezystory R2, R3 umożliwiają wybór wymaganego prądu sterującego.
Jak widać z wykresów, o momencie pojawienia się impulsów sterujących decyduje moment czasu wc t1, w którym Uc=Uеmax, a moment wc t1 z kolei zależy od stałej ładowania kondensatora Тз=R6С. Oznacza to, że poprzez zmianę oporu R6, istnieje możliwość przesunięcia w czasie momentu pojawienia się impulsu sterującego Ty, te. zmienić kąt odblokowania i czas pracy tyrystorów, dostosowując w ten sposób wartość prądu. io pod obciążeniem (ryc. 4.35, b). Trzeba powiedzieć, że wzrost r6 prowadzi do wzrostu kąta zapłonu, powodując spadek napięcia Uo, i aktualne ja w obciążeniu prostownika Rн.
W prostownikach sterowanych wielofazowo bardzo wygodnie jest stosować tyrystory, ponieważ inne obwody sterujące są uciążliwe i zużywają znaczną moc.
W trójfazowym obwodzie mostkowym sterowanego prostownika (rys. 4.36), w którym obwody sterujące (rozruchowe) pokazano warunkowo, napięcie wyjściowe jest regulowane w taki sam sposób, jak w poprzednich obwodach, tj. Tyrystory układu okrążenie VS1-VS3 Otwierają się za pomocą impulsów sterujących i są blokowane na ujemnym potencjale anody. Obciążenie indukcyjne w tym obwodzie należy bocznikować za pomocą diody odwrotnej (podobnie jak obwód na ryc. 4.34, a).
Regulacja po stronie prądu przemiennego odbywa się za pomocą obwodów tyrystorowych przeciwrównoległych i przeciwszeregowych zarówno przy zasilaniu z sieci jednofazowej (ryc. 4.37), jak i przy zasilaniu z sieci trójfazowej (ryc. 4.38) ,A). Gdy tyrystory są połączone tyłem do siebie (ryc. 4.37,a), każdy z nich działa w odpowiedniej części okresu napięcia sieciowego.
Ryż. 4.35. Obwód prostowniczy pełnookresowy wykorzystujący tyrystory (a), schematy napięcia i prądu w jego obwodach (b)
Na jeden po drugim włączenie (ryc. 4.37, B) Każdy tyrystor obwodu jest bocznikowany przez konwencjonalną diodę i tyrystor VS1 i dioda VD2 przewodzą prąd w jednym półcyklu, a tyrystor VS2 i dioda VD1 - w kolejnym półcyklu napięcia przemiennego. Wyzwalanie tyrystorów w obwodach z rys. 4.37, aib są wytwarzane zgodnie z obwodem jednofazowego prostownika mostkowego (ryc. 4.34, A).
Ryż. 4,36. Uproszczony trójfazowy obwód mostkowy wykorzystujący tyrystory
Ryż. 4,37. Schematy funkcjonalne prostowników jednofazowych z
połączenie antyrównoległe (a) i przeciwszeregowe (b) tyrystorów sterujących po stronie prądu przemiennego.
Ryż. 4,38. Schemat funkcjonalny prostownika trójfazowego z wykorzystaniem tyrystorów (a), obwód sterujący tyrystorami prostownika (b)
W prostownikach trójfazowych tyrystory są połączone tyłem do siebie równolegle do każdej fazy uzwojenia pierwotnego transformatora mocy (ryc. 4.38, a), obwód sterujący SU każda para tyrystorów jest włączana pomiędzy odpowiednią parą a przewodem neutralnym i należy zapewnić możliwość regulacji momentu odblokowania tyrystorów we wszystkich trzech fazach.
Trójfazowy obwód sterujący prostownika wykorzystujący tranzystory jednozłączowe pokazano na ryc. 4.38 ,B Sygnał sterujący w obwodzie emitera tranzystora pochodzi ze wspólnego źródła. Działanie tego obwodu jest podobne do działania obwodu sterującego obwodu prostownika pełnookresowego za pomocą tyrystorów (ryc. 4.35). Zmieniając wartość rezystancji obwodu, można regulować kąt zapłonu tyrystorów obwodu, a tym samym wartość napięcia na obciążeniu.
Zastosowanie tyrystorów znacznie zwiększa wydajność obwodu i znacznie zmniejsza bezwładność układów sterowania.
Wady sterowanych prostowników opartych na tyrystorach sprowadzają się do: złożoności obwodów sterujących, gwałtownego wzrostu współczynnika tętnienia napięcia przy obciążeniu.
Zaczerpnięto ze strony http://telecommun.ru
Bardzo często konieczne jest, aby prostownik nie tylko przetwarzał napięcie przemienne, ale także był w stanie zmieniać jego wartość. Nazywa się prostowniki, które łączą prostowanie napięcia (prądu) przemiennego z kontrolą napięcia (prądu) prostowanego sterowane prostowniki. Głównym elementem prostowników sterowanych jest tyrystor (choć można dodać także tranzystor).
Ryż. 1 - Sterowany prostownik półfalowy
Sterowanie wyjściowym napięciem wyprostowanym sprowadza się do kontroli czasowej momentu odblokowania tyrystora. Odbywa się to za pomocą krótkich impulsów ze stromym przodem (igłą). Jeśli tyrystor jest otwarty przez cały półcykl, wówczas na wyjściu wytwarza się pulsujące napięcie, podobne do niesterowanego prostownika. Gdy zmienia się czas opóźnienia odblokowania tyrystora, napięcie prostowane zmienia się w kierunku maleje. Można to zobaczyć na poniższych wykresach. Każdemu opóźnieniu odpowiada pewien kąt przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem na tyrystorze a sygnałem sterującym. Kąt ten nazywany jest kątem kontrolnym lub regulacyjnym i jest zdefiniowany jako α=ωt. t z to ten sam czas opóźnienia, ω to częstotliwość kątowa (ω=2πf).
Ryż. 2 - Zasada sterowania napięciem wyprostowanym poprzez opóźnienie otwarcia tyrystorów
Można na przykład sterować tyrystorem za pomocą tego przesuwnika fazowego:
<
Ryż. 3 – Przesuwnik fazowy
Poniższy rysunek przedstawia obwód jednofazowego prostownika sterowanego pełnookresowo poprzez sterowanie impulsowo-fazowe.
Ryż. 4 - Jednofazowy prostownik sterowany pełnookresowo
Napięcie z wyjścia przesuwnika fazowego R1C1 podawane jest na wejście wzmacniaczy ograniczających (VT1, VT2). Diody VD5, VD6 odcinają dodatnie półfale tego napięcia. Napięcie trapezowe z wyjścia wzmacniaczy ograniczników podawane jest na obwody różnicujące R4C2, R5C3, a następnie na wejścia sterujące tyrystorów VS1, VS2. Diody VD7, VD8 zapobiegają dotarciu ujemnych impulsów do elektrod sterujących tyrystorów. Wzmacniacze ogranicznika zasilane są z oddzielnego prostownika VD1-VD4.
Prostowniki sterowane jednofazowe wykonane są w układzie z zaciskiem zerowym transformatora (jednoramienne) i w układzie mostkowym (dwuramienne). Rozważmy zasadę działania i charakterystykę prostowników sterowanych jednofazowo na przykładzie obwodu z zaciskiem zerowym transformatora (ryc. 5.4).
Ryc.5.4. Prostownik sterowany jednofazowo
Rozważmy działanie sterowanego prostownika na obciążeniu czynno-indukcyjnym z tylnym emf.
Wykresy czasowe napięć i prądów pokazane na (ryc. 5.5, a-e) wyjaśniają działanie obwodu.
W tej chwili impuls jest wysyłany z układu sterującego (CS) prostownika do elektrody sterującej tyrystora T1. W wyniku odblokowania tyrystor T1 łączy obciążenie z napięciem uzwojenia wtórnego transformatora. Napięcie powstaje na obciążeniu w przedziale (zacieniony obszar na rys. 5.5b), który jest wycinkiem krzywej napięcia. Przez obciążenie i tyrystor T1 przepływa ten sam prąd. Gdy napięcie zasilania przejdzie przez zero, prąd tyrystora T1 nadal płynie ze względu na włączenie indukcyjności w obciążeniu. Na krzywej napięcia wyjściowego tworzone są sekcje ujemne.
Następny impuls odblokowujący podawany jest na tyrystor T2. Odblokowanie tego tyrystora prowadzi do zablokowania T1. W tym przypadku do obciążenia przykładane jest napięcie dodatnie o tym samym kształcie, co w przedziale przewodzenia tyrystora T1. W okresie przewodzenia tyrystora T2 suma napięć uzwojeń wtórnych transformatora jest połączona z tyrystorem T1, w wyniku czego od chwili odblokowania tyrystora T2 na tyrystor T1 działa napięcie wsteczne (rys. 5.5). , e). Następnie procesy w obwodzie przebiegają podobnie do tych omówionych powyżej. Prądy tyrystorowe pokazano na ryc. 5.5, d, e, a prąd obciążenia - na ryc. 5.5, c.
Prąd i 1 pobierany z sieci pokazano na ryc. 5.5, a. Pierwsza harmoniczna pobieranego prądu i 1 (1) jest opóźniona w fazie w stosunku do napięcia sieciowego. Prowadzi to do tego, że prostownik pobiera moc bierną z sieci, co niekorzystnie wpływa na charakterystykę energetyczną.
Rozważany sposób sterowania fazowego można zrealizować wykorzystując metody z przesunięciem fazowym, z których jedną jest metoda sterowania pionowego, polegająca na porównaniu napięcia odniesienia (najczęściej o kształcie piły) i napięcia stałego sygnału sterującego. Równość chwilowych wartości tych napięć określa fazę, w której obwód generuje impuls, następnie wzmacniany i dostarczany do elektrody sterującej tyrystora. Zmianę fazy impulsu sterującego uzyskuje się poprzez zmianę poziomu wejściowego napięcia sterującego. Schemat funkcjonalny takiego sterowania pokazano na rysunku 5.6.
Napięcie odniesienia generowane przez generator napięcia piłokształtnego GPN i zsynchronizowane z napięciem sieciowym za pomocą generatora impulsów synchronizowanego z siecią (PG) jest dostarczane do obwodu porównawczego CC, który jednocześnie otrzymuje wejściowe napięcie sterujące u U (sygnał sterujący). Sygnał z obwodu porównawczego doprowadzany jest do dystrybutora impulsów (PD), a następnie do końcowych wzmacniaczy mocy (P), skąd jest dostarczany do elektrody sterującej tyrystora w postaci silnego impulsu o stromym zboczu i z możliwością regulacji fazy.
Zwykle między dystrybutorem impulsów a wzmacniaczami końcowymi stosuje się galwaniczne obwody izolacyjne, co konwencjonalnie pokazano na ryc. 5.6 przerywaną strzałką.
Jedną z najważniejszych cech prostownika sterowanego jest jego zdolność do regulacji średniej wartości prostowanego napięcia w miarę zmiany kąta. Jeżeli indukcyjność w obwodzie obciążenia jest wystarczająco duża*, aby utrzymać prąd przy napięciu ujemnym, wówczas zależność średniego napięcia wyjściowego od kąta sterowania wyznacza się z wyrażenia:
(5.1)
gdzie jest amplituda napięcia na uzwojeniu wtórnym transformatora.
Przetwornice tyrystorowe częstotliwości (falowniki) to urządzenia przetwarzające napięcie stałe lub przemienne na napięcie przemienne o danej częstotliwości. Większość nowoczesnych falowników tyrystorowych umożliwia zmianę charakterystyki częstotliwościowej napięcia wyjściowego w wymaganych granicach, dzięki czemu znajdują one szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu i transporcie, np. do płynnej regulacji prędkości obrotowej asynchronicznych silników elektrycznych, zapewniając niezbędny tryb zasilania pieców do topienia itp. Pomimo tego, że przetwornice częstotliwości IGBT stały się ostatnio coraz bardziej powszechne, nadal dominują falowniki tyrystorowe tam, gdzie konieczne jest dostarczenie dużych mocy (do kilku megawatów) przy napięciu wyjściowym kilkudziesięciu kilowoltów. To właśnie fakt, że tyrystorowe przetwornice częstotliwości charakteryzują się dużą sprawnością (do 98%), są w stanie skutecznie poradzić sobie z wysokimi napięciami i prądami, a także wytrzymują uderzenia impulsowe i dość długotrwałe obciążenie, co jest ich główną zaletą. Poniżej znajduje się schemat blokowy najbardziej typowej współczesnej przetwornicy tyrystorowej z wyraźnie zdefiniowanym łączem DC.
 |
W prostowniku (B) wejściowe napięcie przemienne jest prostowane i podawane do filtra (F), gdzie jest wygładzane, filtrowane, a następnie ponownie przetwarzane przez falownik (I) na napięcie przemienne, które można regulować według parametrów takie jak amplituda i częstotliwość.
Podczas pracy prostowników może zaistnieć konieczność płynnej zmiany (regulacji) wartości napięcia prostowanego. Można to zrobić zarówno po stronie prądu stałego, jak i przemiennego, jak pokazano na ryc. 13.10, B). Tak więc podczas pierwszej połowy cyklu (/ 0 - B) dodatnie napięcie sieciowe na anodzie pierwszego tyrystora podczas drugiej połowy cyklu - na anodzie drugiego tyrystora UJA 2. Odblokowanie impulsów napięcia i ty [ I i y2 zasilane z układu sterowania z pewnym opóźnieniem o kąt a t w stosunku do początku napięć dodatnich i 2 I i 2 .
Ryż. 13.10. Jednofazowy prostownik półfalowy wykorzystujący tyrystory: A- schemat elektryczny; 6- wykresy napięć i prądów
W tej chwili /i tyrystor się otwiera, napięcie?/ 0 na obciążeniu jestem n wzrasta gwałtownie, a następnie zmienia się wzdłuż krzywej napięcia fazowego i 2 . W tej chwili / 2 napięcie i 2 spada do zera, a tyrystor KUi zamyka się. W chwili / 3 otwiera się tyrystor K? 2 i pozostaje otwarty aż do momentu, gdy napięcie na anodzie spadnie do zera. W przedziale czasu / 2 - `3 oba tyrystory są zamknięte, a napięcie na obciążeniu wynosi zero. I tak proces się powtarza. Układ sterowania może zmieniać kąt sterowania, czas rozruchu każdego tyrystora, a tym samym średnie napięcie prostowane i 0 i prąd / 0. Podczas pracy przy aktywnym obciążeniu krzywa prądu wyprostowanego dopasowuje się do kształtu krzywej napięcia wyprostowanego?/o-
W prostownikach tyrystorowych napięcie prostowane można płynnie regulować w szerokim zakresie.
Jednofazowy obwód prostownika mostkowego wykorzystujący tyrystory pokazano na ryc. 13.11. Tutaj napięcie sterujące jest dostarczane do tyrystora z punktu środkowego / uzwojenia wtórnego transformatora
tora 7U y. Napięcie sterujące podawane jest na drugi tyrystor z łańcucha przesuwającego fazę ja 2C(kropki 2). Zmiana kąta otwarcia a t odbywa się za pomocą rezystora zmiennego ja 3. Diody VI)z i IO4 zamykają tyrystorowe obwody sterujące.
Procesy w obwodzie zachodzą w następujący sposób. W dodatnim półcyklu napięcia sterującego i o godz prąd sterujący przepływa przez obwód: punkt /, rezystor I, tyrystor UYA, dioda У0 4, rezystor /? 3, kropka 3. Tyrystor otwiera się i wyprostowany prąd płynie z uzwojenia wtórnego transformatora mocy TO przez K$i, załaduj jestem n, dioda Ty I
Podczas ujemnego półcyklu napięcia sterującego prąd sterujący przepływa przez obwód: punkt 3, rezystor mam 3 lata, rezystor ja 2, Tyrystor K$2, dioda UO h, punkt /. Tyrystor otwiera się U3 2, a wyprostowany prąd płynie z uzwojenia wtórnego transformatora mocy TO Poprzez UYA 2, obciążenie Ja i, dioda K/) 2. Uzwojenia transformatora TO i 7U y są zwykle łączone w jednym rdzeniu.
Kąt otwarcia a t waha się od 20 do 160°. Taki rozrzut w granicach regulacyjnych jest konsekwencją tego, że przy napięciu sinusoidalnym tyrystory mają duży rozrzut czasu otwarcia. Rozproszenie sterowania można zmniejszyć, przykładając do elektrody sterującej impulsy ze stromą krawędzią natarcia. W tym celu stosuje się tranzystorowe generatory impulsów.
Trójfazowy obwód mostkowy sterowanego prostownika pokazano na ryc. 13.12. Regulacja napięcia wyjściowego w obwodach trójfazowych odbywa się w taki sam sposób, jak w obwodach jednofazowych. Tyrystory są otwierane przez impulsy sterujące i blokowane, gdy do ich anod zostanie przyłożone ujemne napięcie.
Prostowniki tyrystorowe regulowane
Najprostszą potężną ładowarkę można zmontować za pomocą tyrystorów mocy. W takich obwodach pełnią funkcję prostowników, do których stosowana jest kontrola fazy.
Jak wiadomo, tyrystor otwiera się, gdy prąd przepływa przez elektrodę sterującą. Wartości napięcia i prądu można znaleźć w podręcznikach i arkuszach danych. Tyrystory mocy wymagają impulsu do otwarcia, co sprawia, że sterowanie jest ekonomiczne, ale komplikuje obwód. Tyrystor zamyka się, podobnie jak sam triak, w punkcie zerowym sinusoidy.
Ponieważ rozważamy najprostsze obwody, rozważymy wariant konwencjonalnej kontroli fazy, który nadaje się do testów. Pierwsza opcja dotyczy transformatora posiadającego dwa wtórne uzwojenia mocy (lub jedno z punktem środkowym). W tym przypadku potrzebne są tylko dwa elementy prostownicze, których rolę pełnią tyrystory. Część mocy oznaczona jest na schemacie kolorem czerwonym.
Ponieważ do akumulatorów wysokiego napięcia zwykle wymagane są mocne ładowarki, uzyskanie niskiego napięcia sterującego z uzwojenia wtórnego mocy jest nieopłacalne ze względu na rozpraszanie dużej mocy na rezystorze gaszącym, który służy również jako rezystor regulacyjny. Dlatego do zasilania obwodów sterujących, zaznaczonych na schemacie kolorem zielonym, stosuje się dodatkowe uzwojenie, które można łatwo nawinąć drutem montażowym na dowolną część transformatora. Liczbę zwojów należy dobrać tak, aby napięcie odpowiadało tabliczce znamionowej konkretnego tyrystora.
Kontrola fazy działa bardzo prosto. Przez rezystor regulacyjny R1 ładowane są kondensatory C1 i C2. Czas ich ładowania zależy od pojemności i rezystancji rezystora. Czas ten określa moment otwarcia tyrystora. Im niższa rezystancja, tym szybciej kondensator będzie się ładował i im wcześniej w danym półcyklu rozłączy się tyrystor, i tym większy prąd otrzyma obciążenie. Do tyrystorów T161 potrzebne były kondensatory 100 μF i rezystor 33 omów. Należy pamiętać, że prąd diody mostka DB1, moc rezystora R1 oraz prąd diod D1 i D2 muszą odpowiadać prądom sterującym tyrystorów.
Obwód mocnej regulowanej ładowarki do transformatora z jednym uzwojeniem mocy będzie się różnił tylko tym, że wymaga pełnoprawnego mostka czterech elementów prostowniczych. Jako dwie z nich stosujemy diody mocy VD1 i VD2. Część sterująca obwodu pozostaje taka sama.
Jeżeli napięcie uzwojenia mocy jest niskie, można z niego pobrać napięcie do sterowania tyrystorami regulatora.
Jak już wspomniano, obwody te nadają się jedynie do sprawdzania działania regulatorów tyrystorowych; Taka kontrola jest dopuszczalna tylko przy stosunkowo małych prądach. Aby sterować potężnymi tyrystorami mocy pracującymi przy dużych prądach, sterowanie powinno odbywać się impulsowo. Poniżej przedstawiono możliwy schemat takiego sterowania:
Tranzystor jednozłączowy można tutaj zastąpić analogiem dwóch bipolarnych. Otwiera się, gdy napięcie na kondensatorze C1 osiągnie określoną wartość, a czas ten jest określony, podobnie jak w poprzednim obwodzie, przez pojemność i rezystancję. Aby impuls sterujący był prądowy, dodano tranzystor VT2. Transformator musi mieć przełożenie uzwojeń 1:1 i być impulsowy, najlepiej permalojowy. Fazowanie uzwojeń jest takie samo jak na oryginalnym schemacie z Internetu i być może jest tu błąd. Aby sterować dwoma tyrystorami, należy do tego transformatora dodać jeszcze jedno uzwojenie.
Regulator napięcia AC na tyrystorach.
Aby regulować napięcie przemienne w obciążeniu, szeroko stosuje się regulatory tyrystorowe. Najprostszy schemat takiego regulatora pokazano na ryc. 5.17, o. Dwa tyrystory VS1 i VS2 są połączone tyłem do obwodu obciążenia ZH. Każdy tyrystor działa w swoim własnym półcyklu (dodatnim lub ujemnym). Ponadto otwierają się pod kątem sterowania α (ryc. 5.17, b) i zamykają się w momencie przejścia prądu obciążenia przez zero. Dostosowując kąt α, można regulować napięcie U H w szerokim zakresie od U H max = U c do U H min = 0.
Ryż. 5.17. Schemat (a) i schematy czasowe (b) regulatora napięcia przemiennego
Jednak ten sposób sterowania znacznie zniekształca kształt krzywej napięcia i zmienia fazę jego pierwszej harmonicznej.
Rośnie grupa odbiorców energii wymagających regulacji mocy
napięcie. Do zasilania takich odbiorców stosuje się prostowniki tyrystorowe:
jednofazowe przy niskim poborze prądu i trójfazowe przy dużej mocy.
Na ryc. 2.12 i pokazano schemat jednofazowego prostownika sterowanego z wyjściem
punkt zerowy transformatora. Jako zawory w prostowniku zastosowano tyrystory VS1 i VS2.
Gdy wskazano na ryc. 2.12 i polaryzacją napięcia wtórnego u2 transformatora Tr, tyrystor VS1 może przepuszczać prąd „do” pod warunkiem odebrania na jego elektrodzie sterującej sygnału sterującego Iy1. Sygnał ten jest zasilany z przesunięciem fazowym w stosunku do momentu naturalnego odblokowanie o kąt α, zwany kątem sterowania ( rys. 2.12, b) Momentem naturalnego odblokowania tyrystora jest moment pojawienia się dodatniego napięcia między anodą a katodą tyrystora (przy α = 0) .
Gdy tyrystor jest włączony przy aktywnym obciążeniu Rн w chwili czasu ωt = α
napięcie obciążenia un wzrasta gwałtownie do wartości un" = u2" (dla idealnego tyrystora i idealnego transformatora). Przy ωt = π prąd zaworu i prąd obciążenia stają się zerowe, a tyrystor VS1 zostaje wyłączony. Przed odblokowaniem tyrystora VS2 następuje przerwa w obciążeniu; energia nie jest przekazywana do obciążenia. W chwili ωt = π + α do tyrystora VS2 przykładany jest impuls sterujący, tyrystor otwiera się, a do obciążenia przykładane jest napięcie un”. Prąd przepływa przez dolną połowę uzwojenia transformatora, tyrystor VS2 i obciążenie, zachowując ten sam kierunek. W chwili ωt = 2 π tyrystor VS2 wyłącza się.
Średnie napięcie obciążenia
Spadek średniego napięcia Uav wraz ze wzrostem kąta α pokazano na rys.
2.12, ok. Zależność Uср(α) nazywana jest charakterystyką sterującą prostownika.
Opóźnienie fazowe sygnałów sterujących dostarczanych do tyrystorów odbywa się za pomocą impulsowych układów kontroli fazy.
