Однофазный мостовой управляемый выпрямитель: принцип работы, схемы и характеристики

Как работает однофазный мостовой управляемый выпрямитель. Какие существуют схемы однофазных мостовых управляемых выпрямителей. Какие основные характеристики однофазных мостовых управляемых выпрямителей.

Содержание

Принцип работы однофазного мостового управляемого выпрямителя

Однофазный мостовой управляемый выпрямитель представляет собой устройство для преобразования переменного тока в постоянный с возможностью регулирования выходного напряжения. Его принцип работы основан на использовании четырех управляемых вентилей (обычно тиристоров), включенных по мостовой схеме.

Основные элементы схемы:

Четыре тиристора VS1-VS4
Трансформатор для гальванической развязки и согласования напряжений
Система управления тиристорами
Нагрузка (активная, активно-индуктивная или активно-индуктивно-емкостная)

Работа выпрямителя происходит следующим образом:

В положительный полупериод входного напряжения открываются тиристоры VS1 и VS2
В отрицательный полупериод открываются VS3 и VS4

Изменяя момент подачи управляющих импульсов на тиристоры, регулируется среднее значение выпрямленного напряжения

Основные схемы однофазных мостовых управляемых выпрямителей

Существует несколько вариантов схем однофазных мостовых управляемых выпрямителей, различающихся типом нагрузки:

1. Схема с активной нагрузкой

Это простейший вариант, где в качестве нагрузки используется резистор. Форма выходного напряжения имеет прерывистый характер.

2. Схема с активно-индуктивной нагрузкой

При добавлении индуктивности в цепь нагрузки ток становится более сглаженным. Возникает явление коммутации тиристоров.

3. Схема с активно-индуктивно-емкостной нагрузкой

Добавление конденсатора параллельно нагрузке позволяет получить еще более сглаженное выходное напряжение.

Характеристики однофазных мостовых управляемых выпрямителей

Основными характеристиками однофазных мостовых управляемых выпрямителей являются:

Внешняя характеристика — зависимость выходного напряжения от тока нагрузки

Регулировочная характеристика — зависимость выходного напряжения от угла управления тиристорами
Энергетические показатели — коэффициент мощности, КПД

Внешняя характеристика выпрямителя описывается уравнением:

U_d = U_d0 * cos α — ΔU_комм

где U_d — выходное напряжение, U_d0 — напряжение холостого хода, α — угол управления, ΔU_комм — падение напряжения при коммутации.

Коммутационные процессы в однофазном мостовом управляемом выпрямителе

Коммутация — это процесс перехода тока с одной пары тиристоров на другую. Она происходит не мгновенно из-за наличия индуктивностей в схеме. Основные особенности коммутации:

Во время коммутации проводят все четыре тиристора
Длительность коммутации зависит от индуктивности цепи и тока нагрузки
Коммутация приводит к дополнительным потерям энергии

Угол коммутации γ можно рассчитать по формуле:

γ = arccos(1 — X_aI_d/U_m)

где X_a — индуктивное сопротивление фазы, I_d — ток нагрузки, U_m — амплитуда напряжения.

Энергетические показатели однофазного мостового управляемого выпрямителя

Важными энергетическими характеристиками выпрямителя являются:

Коэффициент мощности χ
Коэффициент полезного действия η

Коэффициент мощности определяется как:

χ = P / S

где P — активная мощность, S — полная мощность.

На коэффициент мощности влияет угол управления α. При увеличении α коэффициент мощности снижается.

КПД выпрямителя зависит от потерь в элементах схемы и обычно составляет 0,95-0,98 для мощных выпрямителей.

Сравнение схем однофазных мостовых управляемых выпрямителей

При сравнении различных схем однофазных мостовых управляемых выпрямителей можно выделить следующие особенности:

Параметр	Схема с R-нагрузкой	Схема с RL-нагрузкой	Схема с RLE-нагрузкой
Форма выходного напряжения	Прерывистая	Более сглаженная	Практически постоянная
Пульсации	Высокие	Средние	Низкие
Диапазон регулирования	Широкий	Ограниченный	Узкий

Применение однофазных мостовых управляемых выпрямителей

Однофазные мостовые управляемые выпрямители широко используются в различных областях техники:

Системы электропривода постоянного тока
Зарядные устройства аккумуляторов
Источники питания технологических установок
Системы возбуждения генераторов

Их основные преимущества:

Возможность плавного регулирования выходного напряжения
Высокий КПД
Простота конструкции

Однако есть и недостатки:

Искажение формы потребляемого тока
Низкий коэффициент мощности при глубоком регулировании

Методы улучшения энергетических показателей выпрямителей

Для повышения энергетической эффективности однофазных мостовых управляемых выпрямителей применяются следующие методы:

Использование силовых активных фильтров
Применение многопульсных схем выпрямления
Использование корректоров коэффициента мощности
Оптимизация алгоритмов управления тиристорами

Эти методы позволяют существенно улучшить гармонический состав потребляемого тока и повысить коэффициент мощности выпрямителя.

Промышленная электроника

Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов/Под ред. В. А. Лабунцова. — М.: Энергоатом-издат, 1988, — 320 с.

Рассмотрены принцип действия, характеристики и параметры полупроводниковых приборов, транзисторных усилителей, импульсных, логических и цифровых устройств, основанных на применении интегральных микросхем. Рассмотрены принцип действия, расчет, характеристики и параметры зависимых вентильных преобразователей, их влияние на питающую сеть, способы построения систем управления. Дан обзор автономных вентильных преобразователей.

Для студентов энергетических и электромеханических специальностей вузов.

1.4. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
1.5. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
1.6. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
1.7. ТИРИСТОРЫ
1.8. ПАРАМЕТРЫ И РАЗНОВИДНОСТИ ТИРИСТОРОВ
1.9. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
1.10. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава вторая. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
2.1. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА
2.2. РЕЖИМ ПОКОЯ В КАСКАДЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
2.3. ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ. СТАБИЛИЗАЦИЯ РЕЖИМА ПОКОЯ
2.4. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАСКАДА С ОЭ
2.5. ВИДЫ СВЯЗЕЙ И ДРЕЙФ НУЛЯ В УСИЛИТЕЛЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА
2.6. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КАСКАД
2.7. КАСКАД С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ
2.8. КАСКАД С ОБЩИМ ИСТОКОМ
2.9. ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
2.10. НЕИНВЕРТИРУЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
2.

11. ИНВЕРТИРУЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

2.12. ОПЕРАЦИОННЫЕ СХЕМЫ
2.13. КОМПЕНСАЦИЯ ВХОДНЫХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ НУЛЯ
2.14. ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА И САМОВОЗБУЖДЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ
2.15. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
2.16. УСИЛИТЕЛИ С ЕМКОСТНОЙ СВЯЗЬЮ
2.17. КАСКАДЫ УСИЛЕНИЯ МОЩНОСТИ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава третья. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА
3.1. ПРЕИМУЩЕСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ВИДЕ ИМПУЛЬСОВ
3.2. КЛЮЧЕВОЙ РЕЖИМ ТРАНЗИСТОРА
3.3. НЕЛИНЕЙНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ. КОМПАРАТОРЫ
3.4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ С ПОМОЩЬЮ RС-ЦЕПЕЙ
3.3. МУЛЬТИВИБРАТОР НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ
3.6. ОДНОВИБРАТОР НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ
3.7. ГЕНЕРАТОРЫ ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ НАПРЯЖЕНИЙ
3.8. МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава четвертая. ЛОГИЧЕСКИЕ И ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА
4.1. ОСНОВНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ
4.2. ТИПЫ ЛОГИЧЕСКИХ МИКРОСХЕМ
4.

3. АЛГЕБРА ЛОГИКИ
4.4. КОМБИНАЦИОННЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
4.5. МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
4.6. КОМБИНАЦИОННЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
4.7. АСИНХРОННЫЙ RS-ТРИГГЕР
4.8. СИНХРОННЫЕ ТРИГГЕРЫ
4.9. СЧЕТЧИКИ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ
4.10. РЕГИСТРЫ
4.11. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
4.12. МИКРОПРОЦЕССОРЫ
4.13. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОПРОЦЕССОРА
4.14. ИНДИКАТОРНЫЕ ПРИБОРЫ И УЗЛЫ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава пятая. МАЛОМОЩНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ ОДНОФАЗНОГО ТОКА
5.1. СТРУКТУРА ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
5.2. ОДНОФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ С АКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ
5.3. ОДНОФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ С АКТИВНО-ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ
5.4. ФИЛЬТРЫ МАЛОМОЩНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
5.5. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И РАСЧЕТА ВЫПРЯМИТЕЛЯ С ЕМКОСТНЫМ ФИЛЬТРОМ
5.6. ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОМОЩНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

5.7. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
5.8. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ С МНОГОКРАТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава шестая.

ВЕДОМЫЕ СЕТЬЮ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СРЕДНЕЙ И БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
6.1. ПРИМЕНЕНИЕ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ЭНЕРГЕТИКЕ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
6.2. ОДНОФАЗНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
6.3. ОДНОФАЗНЫЙ ВЕДОМЫЙ СЕТЬЮ ИНВЕРТОР
6.4. ТРЕХФАЗНЫЙ НУЛЕВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
6.5. ТРЁХФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
6.6. СОСТАВНЫЕ МНОГОФАЗНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ
6.7. РЕВЕРСИВНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ
6.8. РЕГУЛИРУЕМЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава седьмая. ВЛИЯНИЕ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ПИТАЮЩУЮ СЕТЬ
7.1. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
7.2. ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ПОВЫШЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ МОЩНОСТИ
7.3. ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава восьмая. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
8.1. ФУНКЦИИ И СТРУКТУРА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЙ
8.2. ФАЗОСМЕЩАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ФСУ)
8.3. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
8.

4. ОДНОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Глава девятая. АВТОНОМНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
9.1. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
9.2. УЗЛЫ КОММУТАЦИИ ОДНООПЕРАЦИОННЫХ ТИРИСТОРОВ
9.3. ИНВЕРТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
9.4. ИНВЕРТОРЫ ТОКА
9.5. РЕЗОНАНСНЫЕ ИНВЕРТОРЫ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2.1.3. Однофазный управляемый мостовой выпрямитель

Коммутационные процессы в однофазном мостовом выпрямителе (рис. 2.6) подобны процессам в однофазной схеме с нулевой точкой. Особенность заключается в том, что на этапе коммутации в проводящем состоянии находятся одновременно все четыре вентиля. На схеме показан контур коммутации при отпирании тиристоровVS1 и VS2 и запирании тиристоров VS3 и VS4.

Рис. 2.6. Схема однофазного мостового управляемого выпрямителя

Для тока коммутации и его свободной и принужденной составляющих действительны соотношения (2. 10) – (2.12), полученные для схемы с нулевой точкой. Отличие связано с тем, что в мостовой схеме непосредственно в коммутации каждого из тиристоров участвуют соответствующие составляющие коммутационного токаи(рис. 2.6). При равенстве этих составляющих процесс коммутации (переход тока с одной пары тиристоров на другую) заканчивается при. При этом токубудет соответствовать значение 2Id . На основании указанного правую часть выражения (2.13) необходимо умножить на 2

(2.19)

Следовательно, уравнение внешних характеристик мостовой схемы записывается в виде

. (2.20)

По аналогии с однофазной нулевой схемой фазовый сдвиг между первой гармоникой тока в первичной обмотке по отношению определяется величиной

2.2. Трехфазные управляемые выпрямители

2.2.1. Трехфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом

Трехфазная управляемая схема с нулевым выводом приведена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Трехфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом

Так же как и в неуправляемых выпрямителях, индуктивности обмоток трансформатора представлены в виде включенных в цепи вторичных обмоток анодных сопротивлений Xa . Предполагается активно-индуктивная нагрузка. При рассмотрении режима работы также, как и в разделе 1.2, обобщаются аналитические зависимости на m-фазную систему с тем, чтобы подставляя затем в результирующие формулы частные значения m=3 и m=6, получить зависимости для трехфазной и шестифазной схем с нулевым выводом.

Угол управления  отсчитывается вправо от точки естественной коммутации и находится в пределах до максимума синусоиды вторичного напряжения, как показано на рис. 2.7, б., на угол . Продолжительность работы вентилей зависит от отношения индуктивных сопротивлений в катодной и анодной цепях Xd и Xa к активному сопротивлению нагрузки Rd . На рис. 2.7, в. показан график анодного тока для случая Xd=0 . Выпрямленный ток при этом угле  в этом случае получается прерывистым. Ток остается так же прерывистым если Xd и Xa имеют малое значение (пунктирные кривые на том же рисунке 2.7, в). На рис. 2.7, г. показан режим начально-непрерывный (граничный режим). Здесь уже нет разрывов в кривой тока, но нет и перекрытия кривых анодных токов (угол коммутации =0). Режиму непрерывного тока с конечным значением угла коммутации соответствуют диаграммы анодных токов на рис. 2.7, д.

С переходом к режиму непрерывного тока, пока углы коммутации очень малы, среднее значение анодного и выпрямленного токов становятся зависимыми через угол коммутации  от соотношения катодного Xd и анодного Xa .

С переходом к начально-непрерывному току, когда время протекания тока через вентиль  становится равным , среднее значение выпрямленного напряжения независимо от соотношения индуктивных и активных сопротивлений в преобразовательном контуре определяется интегралом

(2. 21)

Далее, при рассмотрении m –фазной схемы на активно-индуктивную нагрузку, ограничимся режимом, когда Xd =.

Схема замещения для коммутирующего узла при участии в коммутации тока только двух анодов приведена на рис.2.8, а.

Рис. 2.8. Процесс коммутации многофазного управляемого выпрямителя

До начала коммутации тока замкнут ключ VS1 и по преобразовательному контуру будет протекать ток . В момент замыкания ключаVS2 начинается коммутация тока во внутреннем контуре, включающем две анодные цепи. Внутренний ток короткого замыканиябудет таким же, как и у неуправляемого выпрямителя.

Принужденная составляющая определяется по аналогии для неуправляемого выпрямителя (1.105)

. (2.22)

Свободная составляющая соответствует (рис. 2.8, г) ординате косинусоиды при углеt =

. (2.23)

Суммируя алгебраически (2.22) и (2.23), получаем выражение для тока в первый коммутационный для данного вентиля период

. 2.24)

Аналитическую связь между и  получим после подстановки в (2.24) вместо ωt угол  и ток Id вместо

(2.25)

Графически угол  определяется по отрезку на оси абсцисс, соответствующей дуге косинусоиды, крайние ординаты которой определяются, как это видно из рис. 2.8, г, и, а высота равнаId . При графическом определении угла  наглядно видно, как меняется угол коммутации  при неизменном токе Id по мере увеличения  от нуля до 90˚. Уменьшение угла  с ростом угла  объясняется возрастанием мгновенных значений междуфазного напряжения, участвующего в процессе коммутации тока. По выделенному жирной линией участку косинусоиды построена на рис. 2.9,в кривая анодного тока в первый период коммутации в вентилеVS2.

Рис. 2.9. Линейные диаграммы трехфазного управляемого выпрямителя

Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель с нагрузкой R, RL и RLE

27.12.2021 Инженер ЭЛЕКТРОННЫЙ 0

Форма выходного сигнала и принцип работы однофазного двухполупериодного регулируемого выпрямителя с нагрузкой R, RL и RLE Схема выпрямителя использует 4 тринистора, как показано на рисунке. В течение каждого полупериода одновременно проводились только два SCR. SCR1 и SCR2 имеют одинаковый управляющий импульсный сигнал, а SCR3 и SCR4 будут иметь одинаковый управляющий сигнал.

Принципиальная схема управляемого выпрямителя

2. Принцип работы
+ Положительный цикл: Vin > 0, SCR1 и SCR2 смещены в прямом направлении, поэтому при наличии управляющего импульса G1,2 они будут руководить. В то время как SCR3 и SCR4 смещены в обратном направлении, они действуют как открытый переключатель, не позволяя току проходить через него.
+ Отрицательный цикл: Vin < 0, SCR3 и SCR4 смещены в прямом направлении, поэтому при наличии импульсов G3, G4 они будут проводить. SCR 3 и SCR4 действуют как замыкающий переключатель. SCR1 и SCR2 смещены в обратном направлении и действуют как переключатель в разомкнутом состоянии.
Рабочий принцип
Однофазная цепь с полной волной с RL, RL, RLE нагрузка
1. Резистрительная нагрузка
ОДНОЙ ФАФАНСКАЯ ФАФОВАЯ ПЕРЕКЛОВАЯ ПЕРЕКРЫТА СПЕРЯТА
ОДИН ФАЗА ФАЗА.
Заметим, что в начале каждого полупериода, когда нет управляющего импульса, выходной ток и напряжение равны нулю. Когда есть управляющий импульс, SCR проводит.
+ Положительный цикл (SCR1 и SCR2 проводят): Выходное напряжение равно напряжению источника Vo = Vs
+ Отрицательный цикл (SCR3 и SCR4 проводят): Полярность выходного напряжения противоположна входному напряжению: Vo = -Против.
2. Нагрузка RL
Схема однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя с нагрузкой RL
Два отличия схемы двухполупериодного выпрямителя с нагрузкой R и нагрузкой RL: Нагрузка на RL не увеличивается и не уменьшается внезапно. Таким образом, форма волны между выходным током и выходным напряжением отличается. И выходной ток будет увеличиваться после каждого цикла. Если индуктивность нагрузки достаточно велика, выходной ток непрерывен (рисунок выше).
+ Когда тиристор переходит из проводящего состояния в выключенное состояние, нагрузка будет генерировать энергию для поддержания этого тиристора в проводящем состоянии. Следовательно, после смены полярности напряжения и отсутствия управляющего импульса выходное напряжение Vo < 0,
3. Нагрузка RLE
Схема однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя с нагрузкой RLE
Когда мы используем нагрузку с компонентами R, L, E, форма выходного сигнала схемы рисуется, как показано на рисунке выше. Если тиристор работает, форма выходного сигнала такая же, как у цепи выпрямителя нагрузки RL. Когда ни один SCR не проводит (Io = 0), выходное напряжение равно E (Vo = E).
В случае нагрузки RLE с L = 0,1H ток нагрузки постоянный. Когда мы уменьшаем значение L = 0,02, форма сигнала схемы становится такой, как показано ниже.
Форма выходного сигнала с L = 0,02H схемы трехфазного выпрямителя
Работа однофазного мостового выпрямителя (10 цепей)
Что такое однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель с нагрузкой RL? Работа, принципиальная схема и форма волны
Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель с нагрузкой RL состоит из четырех тиристоров T ₁ — T ₄, которые соединены мостовой конфигурацией, управляя высокоиндуктивной нагрузкой. На рис. 1 (а) показана схема однофазного полностью управляемого мостового выпрямителя с высокоиндуктивной нагрузкой.
(а) Принципиальная схема.
(b) Входные и выходные сигналы напряжения и тока.
Рис. 1: Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель с нагрузкой RL
Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель с нагрузкой RL Работа
Работа однофазного полностью управляемого преобразователя состоит из четырех режимов:
Режим 1 🙁 от α до π):
Во время положительного полупериода входного напряжения переменного тока точка выхода L положительна по отношению к катоду, поэтому тиристоры T ₁ T ₂ срабатывают при ωt = α. Таким образом, среднее выходное напряжение равно мгновенному напряжению питания.
В этом режиме работы форма напряжения нагрузки идентична форме напряжения питания. Напряжение нагрузки положительное и постоянное. Ток нагрузки i ₀ также положителен, как и ток питания. И напряжение нагрузки, и ток нагрузки положительны, индуктивная нагрузка будет накапливать энергию.
Режим 2: (от π до π + α):
На этом этапе работы в момент ωt = π подача проходит через нуль, а после π радиан подача меняет полярность и становится отрицательной. Следовательно, проводящие тиристоры Т ₁ и Т ₂ будут пытаться отключиться за счет естественного реверса питающего напряжения (т.е. естественной коммутации или линейной коммутации). Но из-за накопленной энергии в индуктивной нагрузке он будет противодействовать любому изменению тока, протекающего через нагрузку. Таким образом, тиристоры Т ₁ и Т ₂ еще какое-то время будут проводить в отрицательной половине. В этом режиме работы напряжение нагрузки становится отрицательным, а ток нагрузки всегда положительным, непрерывным и постоянным. И напряжение нагрузки, и токи нагрузки противоположны по полярности. Таким образом, накопленная энергия в индуктивной нагрузке снова вернется в источник питания.
Режим 3: (π + α до 2π):
В момент ωt = π + α проводящие тиристоры Т ₁ и Т ₂ выключены за счет естественной или линейной коммутации, одновременно момент срабатывания другой пары тиристоров T ₃ и T ₄ при ωt = π + α. Следовательно, среднее выходное напряжение равно мгновенному напряжению питания. Ток нагрузки мгновенно передается от одной пары тиристоров (T ₁ , T ₂ ) к другой паре тиристоров (T ₃, Т ₄). В этом режиме работы и напряжение нагрузки, и токи нагрузки положительны, индуктивная нагрузка снова будет накапливать энергию.
Режим 4: (от 2π до 2π + α):
В момент ωt = 2π радиан входное напряжение проходит через нуль, после 2π оно становится положительным. то есть во время положительного полупериода переменного тока на входе проводящие тиристоры T ₃ , T ₄ пытаются отключиться, индуктивная нагрузка будет противодействовать любому изменению тока через нее, чтобы поддерживать ток нагрузки постоянным и в каком-то направлении на нагрузке появляется самоиндуцируемое напряжение. Это поддерживает проводимость тиристоров T ₃ и T ₄ смещены в прямом направлении, несмотря на изменение полярности питающего напряжения.

Принцип работы однофазного мостового управляемого выпрямителя