Регулювальна характеристика керованого випрямляча

 

Регулювальна Харктеристика керованого випрямляча - це залежність средневипрямленного значення напруги U _{0 a} від кута регулювання a. При зростанні вхідної напруги U ₁ або зменшенні струму навантаження збільшують кут регулювання a для підтримки постійності напруги в навантаженні U _{0 a} в заданих межах.

^ Діапазон регулювання в керованих випрямлячах визначається наступними параметрами:

• 
  нестабільністю вхідної напруги U _1;
• 
  діапазоном струму навантаження (I _{0 min;} I _{0 max);}
• 
  характером навантаження (активна, активно-індуктивне навантаження);
• 
  допустимим мінімальним значенням кута регулювання, який залежить від дрейфу фазної напруги, інерційності системи управління, динамічних параметрів тиристорів;
• 
  температурною залежністю параметрів напівпровідників.

 

Н
айдем вираз для средневипрямленного напруги при активному навантаженні в залежності від кута включення тиристора α:

При активно-індуктивному навантаженні:

 

При індуктивному навантаженні в симетричній схемі випрямляча діапазон зміни кута регулювання зменшується в два рази. Графічна залежність 2 (див. рисунок нижче) відповідає "переривчастих" режиму струму дроселя (через малої величини струму навантаження або малої індуктивності фільтра). Величина енергії, накопичуваної в дроселі дорівнює W _ЕЛ = (L × I _L ²⁾ / ^2. Струм в ланцюзі випрямляча спадає до нуля раніше, ніж приходить керуючий імпульс на тиристори, що зменшує інтервал впливу негативної напруги на навантаження. Отже, збільшиться рівень средневипрямленного значення н
апряженія.

Графічна залежність 1 відповідає безперервному режиму струму дроселя. Величина індуктивності дроселя повинна бути досить великою, щоб у всьому діапазоні зміни струму навантаження забезпечувався безперервний режим його протікання.

При проектуванні керованого випрямляча розраховується діапазон зміни кута регулювання [a max; a min].

Максимальний кут регулювання (a _max) визначається для регулювальної характеристики при максимальному відхиленні вхідної напруги при заданому рівні вихідної напруги. Необхідно враховувати втрати напруги на токорозподілюючі мережі і на внутрішньому опорі випрямляча. Мінімальний кут регулювання (a _min) повинен враховувати "дрейф" фази в силовому ланцюзі і системі управління. Він визначається при мінімальному рівні вхідної напруги.

Симетричний випрямляч із зворотним вентилем

^

На малюнку зображена принципова схема симетричного випрямляча із зворотним діодом. При позитивному рівні

напруги U ₂ і подачі керуючого імпульсу на тиристори VS1 і VS4 з фазовою затримкою на кут a, відбувається відкривання тиристорних ключів і напруга U ₂ передається в навантаження. У дроселі фільтра, що згладжує накопичується реактивна енергія. На інтервалі [p; p + a] відбувається передача реактивної енергії через зворотний діод VD в навантаження. Тиристорні ключі VS1 і VS4 закриваються і негативна напівхвиля напруги U ₂ не передається в навантаження.

До переваг даної схеми відносяться: широкий діапазон регулювання вихідної напруги (a _max = 180 °); високий рівень вихідної напруги. Недоліки схеми: більша кількість елементів силового ланцюга в порівнянні з симетричною схемою без зворотного діода і несиметричною схемою. Останнє збільшує габарити пристрою і знижує його надійність.

 

Несиметричний випрямляч

 

У промисловості широко поширена несиметрична схема випрямлення. Вона має ряд переваг: простота управління; широкий діапазон регулювання вихідної напруги; високий рівень вихідної напруги; висока надійність і малі габарити.

На інтервалі [a; p] ток дроселя протікає по контуру: "+" U _2; діод VD1; опір навантаження (L _Н; R _Н); тиристор VS2; "-" U _2. Відбувається накопичення реактивної енергії в дроселі фільтра. На інтервалі [p; p + a] відбувається передача реактивної енергії дроселя в навантаження по контуру, зображеного червоним кольором (через відкриті VS2 і VD2). Цей контур виникає тому, що відбулася зміна полярності напруги U ₂ і до діода VD2 прикладається пряму напругу, він відкривається. Тиристор VS2 ще не закрився, тому анодний струм не знизився нижче струму утримання (через вплив дроселя), а тиристор VS1 не включився, так як не прийшов керуючий імпульс.