Электронная техника и преобразователи: Методические указания к выполнению лабораторных работ, страница 31

При снижении U₂ до нуля и при последующем изменении полярности этого напряжения тиристоры VS1, VS4 остаются открытыми, т.к. под действием е_L через них протекает ток нагрузки. В начале следующего полупериода при угле α₀ открывается тиристор VS3. При этом напряжение вторичной обмотки трансформатора прикладывается к тиристору VS4 в обратном направлении и он закрывается. Начиная с этого момента, вторичная обмотка оказывается отключенной от цепи нагрузки и ток протекает через тиристоры VS1, VS3 только под действием ЭДС самоиндукции. Напряжение U_d при этом равно сумме падений напряжения на открытых тиристорах VS1, VS3.

Передача энергии от вторичной обмотки к нагрузке возобновляется после подачи управляющих сигналов на тиристоры VS2, VS3. Открывшимся тиристором VS2 напряжение вторичной обмотки подключается к тиристору VS1 в обратном направлении, и он закрывается. Цепь тока нагрузки начинает проходить через тиристоры VS2, VS3 и вторичную обмотку трансформатора.

В начале следующего полупериода при угле α₀ открывается тиристор VS4, закрывается VS3 и ток нагрузки течет через VS2, VS4 под действием ЭДС самоиндукцииe_L. В дальнейшем цикл работы повторяется - при угле управления α подаются управляющие сигналы на VS1, VS4 и т.д.

При активной нагрузке отрицательное напряжение на выходе выпрямителя отсутствует, т. к. при U_d ≈0 ток тиристоров пропадает и все они остаются закрытыми до подачи управляющих сигналов при угле α.

При работе на активную нагрузку среднее значение выпрямленного напряжения, средний ток диодов, максимальное значение тока диода, действующее значение тока диода, действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора, определяются аналогично неуправляемой мостовой схеме.

При включении индуктивности ток в цепи нагрузки в течение периода остается неизменным по величине. Временные диаграммы токов и напряжений для этой схемы выглядят следующим образом (рис. 6.2.). В момент времени t₁ ток проходит через вентили V₁ и V₃ до момента времени t₂. В течение интервала времени a, начиная с момента t₂, не подается импульс управления на тиристоры V₂ и V₄, поэтому продолжают работать вентили V₁ и V₃ за счет энергии, накопленной в индуктивности.

В момент времени t₃ подаются импульсы управления на тиристоры V₂ и V₄ и они открываются. В течение интервала времени g происходит коммутация тока в вентилях.

2. Управляемый выпрямитель со средней точкой трансформатора.

а)

Схема выпрямителя приведена на рис. 6.3,а. Управляющий сигнал на тиристор VS1 подается при полярности напряжения на обмотках трансформатора, показанной на рис. 3а. Без скобок. При активной нагрузке (перемычка на L установлена ) ток нагрузки течет под действием ЭДС обмотки ω₂. Напряжение на нагрузке равно напряжению на обмотке ω₂ минус падение напряжения на открытом тиристоре VS1. При снижении напряжения на обмотке ω₂ до величины, близкой к 0, ток через тиристор VS1 и нагрузку прекращается, и напряжение на нагрузке остается равным нулю до момента открытия тиристора VS2. Управляющий сигнал на VS2 подается при полярности напряжения на обмотках, показанной рис. 3а в скобках. Таким образом, питание нагрузки в один полупериод осуществляется от обмотки ω₂, а в следующий полупериод - от обмотки ω₃.

При активно-индуктивной нагрузке (перемычка с L снята) форма выпрямленного напряжения почти такая же, как и при активной, но процессы изменения тока нагрузки значительно отличаются. За счет ЭДС самоиндукции изменение тока нагрузки отстает от изменения напряжения и к моменту снижения напряжения обмотки ω₂ до нуля ток нагрузки до нуля не спадает. При изменении полярности напряжения на обмотке ω₂ (показана на рис. 3а в скобках) к тиристору VS1 через обратный диод VD1 прикладывается обратное напряжение, тиристор закрывается, а ток нагрузки начинает протекать под действием ЭДС самоиндукции через диод VD1. Начиная с этого момента напряжение U_d равно падению напряжения на открытом диоде, т.е. близко к нулю.

При подаче управляющего сигнала на тиристоре VS2 напряжение обмотки ω₃, показано на рис. 3а в скобках, прикладывается к диоду VD1 в обратном направлении и он закрывается. Ток нагрузки при этом переключается из цепи диода в VD1 в цепь тиристора VS2 и обмотки ω₃.

Если принять потери напряжения на открытом тиристоре и диоде равными нулю и пренебречь длительностью коммутационных процессов, зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U_d от угла управления α будет иметь вид

U_d = 0,9U2(1+cosα)/2,

где     U₂- действующее значение напряжения на обмотке ω₃ (или ω₃).

Диаграмма выпрямленного напряжения зависимости U_d(α) изменяется, если при активно-индуктивной нагрузке из схемы рис. 3а исключить обратный диод VD1. В этом случае тиристор остается открытым, и после изменения полярности напряжения на обмотке, так как через него протекает ток нагрузки под действием разности ЭДС самоиндукции и ЭДС обмотки. В результате изменяется полярность напряжения U_d, которое равно напряжению на обмотке минус падение напряжения на открытом тиристоре. При подаче управляющего сигнала на второй тиристор к открытому тиристору прикладывают суммарное напряжение обмоток υ₂ и υ₃ и он закрывается. Полярность напряжения U_d при этом опять изменяется.

При α<90° площадь положительной части U2 больше отрицательной и среднее значение выпрямленного напряжения U_d также положительно. При увеличении α до 90° функционирование выпрямителя нарушается, так как при этом угле U_d становится равным нулю.

Зависимость U_d(α) при перечисленных выше допущениях для схемы без обратного диода имеет вид

U_d= 0,9 U₂ cosα

3. Характеристики управляемых выпрямителей.

Регулировочной характеристикой выпрямителя называют зависимость выходного напряжения преобразователя от угла регулирования a, т.е. U_d=f(a), где U_d - среднее значение выходного напряжения выпрямителя, которое определяется по следующей формуле:

,.

где     U_d0 - среднее значение выходного напряжения выпрямителя a=0