Работа управляемого выпрямителя однофазного тока на активную нагрузку

Лекция 6

Управляемые выпрямители однофазного тока

Более широкое применение для регулирования напряжения на нагрузке получил фазовый способ, основанный на управлении во времени моментом отпирания вентилей выпрямителя. В связи с чем выпрямитель называют управляемым (рис.1, а).

Работа управляемого выпрямителя однофазного тока на активную нагрузку

Режиму активной нагрузки соответствуют временные диаграммы на (рис. 1, б).

а)

б)

Рис. 1.

На интервале 0-t₁, тиристоры VD1, VD2 закрыты, напряжения на выходе U_d=0. К тиристорам прикладывается суммарное напряжение U_2-1 + U_2-2.

На тиристор VD1 действует напряжение в прямом направлении, а на тиристор VD2 в обратном. В момент времени t₁ (угол α) от системы управления (СУ) поступает импульс на управляющий электрод тиристора VD1. В результате отпирания тиристор VD1 подключает нагрузку R_н на напряжение U_2-1. На нагрузке на интервале t₁ – π формируется напряжение U_d (участок кривой U_2-1=U₂). Через нагрузку и тиристор VD1 протекает ток i_d=i_a1=U_d/R_н. При переходе напряжения питания через нуль t=π, ток тиристора VD1 становится равным нулю и тиристор закрывается.

На интервале t – π = α полярность напряжения питания изменяется на противоположную. На этом интервале оба тиристора заперты. К тиристору VD1 прикладывается обратное напряжение, а к тиристору VD2 – прямое U₂.

На тиристор VD2 подается отпирающий импульс. Через нагрузку и тиристор протекает ток i_a2=i_d=U_d/R_н. С момента отпирания тиристора VD2 на тиристоре VD1 действует обратное напряжение 2U₂.

Токи вторичных обмоток трансформатора определяются токами тиристоров VD1, VD2. Первичный ток i₁ связан со вторичными токами коэффициентом трансформации n=w₁/w₂ и имеет паузы на интервалах α. Его первая гармоника имеет фазовый сдвиг в сторону отставания относительно напряжения питания.

Управляемый выпрямитель регулирует среднее значение напряжения U_d при изменениях α. При α=0 U_d соответствует случаю неуправляемого выпрямителя и становиться максимальным

Углу управления α=π(180°) отвечает U_d = 0. Выпрямитель при изменении угла α от 0 до 180° осуществляет регулирование напряжения U_d в пределах от максимального значения 0,9U₂ до нуля.

Зависимость напряжения U_d от угла α называется регулировочной характеристикой управляемого выпрямителя. Она определяется из выражения для среднего значения напряжения на нагрузке. Это напряжение на интервале α – π соответствует синусоиде вторичного напряжения, т.е.

где U_d0=0.9U₂ – среднее значение напряжения на нагрузке при α = 0.

На рис. 2 приведена регулировочная характеристика при L_н=0, построенная по выражению (1.1).

Рисунок 2