Содержание курса лекций по дисциплине: “Основы преобразовательной техники”, страница 3

Прямое сопротивление стремится к нулю R _пр ® 0.

U_а – обратное напряжение, I _а = 0.

R _обр ® ¥  (сотни кОм).

Идеальный вентиль: R_пр = 0, R_обр = ¥.

Рис.  2 – ВАХ  диода

Вольт-амперная характеристика диода

U _a > 0 – прямая ветвь ВАХ диода.

U _a < 0 – обратная ветвь ВАХ диода ( I_обр » 0 ).

При U_обр = U _проб  происходит пробой  p-n-перехода.

2. Управляемый вентиль. Тиристор (VS).

Тиристор – это полупроводниковый прибор, обладающий двумя устойчивыми состояниями: состоянием низкой проводимости (тиристор закрыт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор.

±U_a,  ± U_у.э. ® I _a > 0 – включение тиристора

U_a ® I _a = I _обр. » 0 - выключение тиристора (перемена полярности между анодом А и катодом К).

Вольт-амперная характеристика тиристора

При ½U _a½>½U _вкл.½ - тиристор ведет себя, как диод. Выключить тиристор можно уменьшением тока

I _a < I_удерж.

Предельные статические параметры тиристоров:  I_a, I_{a max}, U_{обр max}, t_вк, t_выкл.

Динамические параметры: ,  .

Вентили в цепях переменного тока

1. Полупроводниковый диод

На интервале от 0 до p  (положительная полуволна), к вентилю приложено прямое напряжение ±U_а. Ток вентиля  будет повторять напряжение по форме.

Если напряжение изменило полярность (на интервале от p до 2p), то при напряжении U_a вентиль проводить ток не будет.

На участке времени:  0 < J < p , ±U_а – прямое, .

И на участке:  p < J < 2p , U_а – обратное, i_а =0.

I_н – средний ток за период.

2. Тиристор в цепи переменного тока

Напряжение между анодом (А) и катодом (К) VS1 изменяется с частотой f = 50 Гц. Тиристор может быть включён только во время положительного полупериода анодного напряжения. Включить тиристор можно подачей сигнала на управляющий электрод U_уэ.

На участке от 0 ¸ a VS1 заперт, i_a = 0. В момент J = a с приходом отпирающего импульса происходит переключение тиристора в проводящее состояние (t_вкл = 10 ¸ 30 мкс).

На участке a ¸p VS1 открыт ±U _a ® . 

На участке p ¸2p VS1 заперт обратным напряжением U _a ® i_a = 0.

Способы коммутации вентилей

1.  Естественная коммутация (включение и выключение при изменении полярности).

2.  Принудительная коммутация (применяется для защиты). В этом случае на время запирания вентиля к нему  прикладывается обратное напряжение.

На рис.9 приведена схема принудительной коммутации вентиля. Конденсатор С₁ предварительно заряжен до напряжения. Если замкнуть ключ К, то напряжение  приложится между анодом  и катодом  вентиля VS1  с обратной полярностью, что обеспечит запирание вентиля.

Понятие о выпрямлении напряжения и тока

Выпрямление – процесс получения пульсирующего напряжения из переменного.

При однополупериодном выпрямлении напряжение на нагрузке определяется исходя из формулы   .

Величина выпрямленного напряжения зависит от характера нагрузки (рис.10-11).

Понятие об инвертировании

Инвертирование – преобразование напряжения постоянного тока в переменное напряжение. Инверторы, ведомые сетью, осуществляют такое преобразование с передачей энергии в сеть переменного тока, то есть решают задачу, обратную выпрямлению. Ведомые инверторы выполняются по тем же схемам, что и управляемые выпрямители. На рис. 12 приведена двухполупериодная схема однофазного ведомого инвертора с нулевым выводом трансформатора. В качестве источника инвертируемой энергии принята машина постоянного тока, работающая в режиме генератора.