Однофазная мостовая схема: 6.3. Однофазный мостовой выпрямитель

Содержание

6.3. Однофазный мостовой выпрямитель

Схема однофазного мостового выпрямителя представлена на рис.6.4. Силовой трансформатор не является обязательным элементом схемы и вводится при необходимости изменения величины переменного напряжения, подводимого к мосту. Каждое плечо моста содержит диод.

Рисунок 6.4. Схема однофазного мостового выпрямителя

На рис.6.5 приведены временные диаграммы напряжений и токов для случая активного сопротивления нагрузки RН на выходе моста. К мосту подводится напряжение u2, амплитуда которого связана с амплитудой напряжения u1 на входе выпрямительного устройства, показанного на рис.6.5,а, через коэффициент трансформации. Как и в случае выпрямителя с нулевым отводом, рассматриваются состояния схемы при положительном и отрицательном полупериодах напряжения u1. Полярности напряжений на вторичной обмотке трансформатора для интервала фаз 0на рис.6.4 указаны без скобок, для интервала фазв скобках.

В интервале фаз 0положительное напряжение подводится к аноду диода Д1 и к катоду диода Д 4, отрицательное напряжение подводится к аноду диода Д 3 и к катоду диода Д 2. Следовательно, диоды Д 1 и Д 2 будут находиться в открытом состоянии, а диоды Д 3 и Д 4 – в закрытом. Ток вторичной цепи будет протекать через два открытых диода и нагрузку R Н.

Рисунок 6.5. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу

однофазного мостового выпрямителя

В интервале фаз изменяется полярность подводимого к мосту напряжения, что приводит к открытию диодов Д3 и Д 4 и к закрытию диодов Д 1 и Д 2 . Ток будет протекать через открытые диоды Д

3 и Д 4 , и напряжение в нагрузке R Н будет иметь ту же полярность, что и в интервале фаз . Цифры на рис. 6.5,б соответствуют номерам диодов, через которые протекает ток в определенные полупериоды подводимого напряжения. Таким образом, и при положительном и отрицательном полупериодах напряженияu1 на выходе моста напряжение будет положительным, что отражено на рис. 6.5,б. При пренебрежении потерями в открытых диодах амплитуды импульсов напряжения на выходе выпрямителя равны амплитуде импульсов напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

На рис. 6.5,в приведена временная зависимость выпрямленного тока, которая согласно закону Ома определяется зависимостью , а на рис.6.5,г и 6.5,д – временные зависимости токов, протекающих через соответствующую пару диодов.

Сравнение временных диаграмм на рис. 6.5,б – 6.5,д, и на рис. 6.3,в –6.3,е показывает их полную идентичность. В обеих схемах выпрямление осуществляется в течение двух полупериодов подводимого напряжения. Обе эти схемы выпрямителей являются двухполупериодными. Вследствие идентичности временных зависимостей выпрямленного напряжения, а также выпрямленного тока и токов диодов, для мостового выпрямителя справедливыми будут соотношения (6.2) – (6.5) и (6.8), которые были получены для схемы с нулевым отводом. Только входящая в эти соотношения величина является действующим значением напряжения, снимаемая с вторичной обмотки трансформатора (не имеющей нулевой отвод).

Отличаются только соотношения, определяющие величину обратного напряжения на диоде. К диодам мостовой схемы, находящимся в закрытом состоянии, подводится напряжение с отводов вторичной обмотки трансформатора, то есть . Например, к катоду закрытого диода Д1 подводится положительное напряжение через открытый в это время диод Д 3. Следовательно, максимальное обратное напряжение, которое должен выдерживать диод в однофазном мостовом выпрямителе, равно

Uв max = U2 = 0,5π Ud, (6.9)

то есть вдвое меньшее, чем в выпрямителе с нулевым отводом.

Рисунок 6.6. Схема мостового выпрямителя с нулевым отводом

В схеме мостового выпрямителя можно использовать трансформатор с нулевым отводом. Такой выпрямитель, схема которого приведена на рис. 6.6, обеспечивает получение на выходе двух одинаковых по величине, но разнополярных напряжений (относительно нулевого отвода), что необходимо, в частности, для питания операционных усилителей. Схему на рис. 6.6. можно рассматривать как сочетание двух схем выпрямителя с нулевым отводом: одна – на диодах Д1и Д3, вторая – на диодах Д2и Д4. Величины разнополярных напряженийud1иud2 равны 0,5 ud– половине суммарного выходного напряжения.

Однофазная мостовая схема — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Однофазная мостовая схема

Cтраница 1

Однофазные мостовые схемы с двумя тиристорами ( рис. 1.4 а б) иногда также называют несимметричными. Однако возможна работа однофазной мостовой схемы только с одним тиристором. Схема имеет меньшую кратность регулирования, чем двухтиристорная однофазная мостовая.  [1]

Однофазная мостовая схема ( рис. 5.5, а) содержит трансформатор Тр и четыре вентиля, собранные по схеме моста.  [2]

Однофазная мостовая схема при работе на активно-индуктивную нагрузку имеет те же особенности, что и двухполупериодная схема.  [3]

Однофазная мостовая схема является наиболее распространенной. Это объясняется высоким коэффициентом использования в ней трансформатора. Достоинство ее заключается также в том, что обратное напряжение на вентилях выпрямительного блока в 2 раза меньше, чем в схеме простой двухфазной. Ее применение ограничивается областью только очень низких напряжений, когда потери напряжения на двух последовательно включенных вентилях мостовой выпрямительной схемы оказываются соизмеримыми с выходным напряжением.  [4]

Однофазная мостовая схема ( рис. 23, в) характеризуется высоким коэффициентом использования мощности и поэтому может быть рекомендована в устройствах повышенной мощности ( до 1 кВт) при выходных напряжениях от десятков до сотен вольт.  [5]

Однофазная мостовая схема ( рис. 63, а, б) состоит из трансформатора Тр и четырех вентилей, собранных по схеме моста.  [6]

Однофазная мостовая схема обычно применяется в комбинированных источниках питания, когда сварка может производиться на постоянном токе при включенном блоке вентилей или на переменном токе при отключенных вентилях. Простейший сварочный выпрямитель с падающей характеристикой, состоящий из трансформатора с увеличенным магнитным рассеянием и блока вентилей, удовлетворяет требованиям к обычным источникам для ручной дуговой сварки.  [7]

Однофазная мостовая схема ( рис. 5.5 а) содержит трансформатор Тр и 4 вентиля, собранные по схеме моста.  [8]

Однофазная мостовая схема при работе на активно-индуктивную нагрузку имеет те же особенности, что и двухполупе-риодная схема.  [9]

Однофазная мостовая схема применяется обычно для относительно маломощных выпрямительных устройств ( до) кВт), трехфазная мостовая — для более мощных устройств.  [11]

Однофазная мостовая схема выпрямителя из всех двухполу-периодных схем выпрямления обладает наилучшими технико-экономическими показателями.  [12]

Однофазная мостовая схема соединения полупроводниковых вентилей показана на рис. 1 — 18, ж, снизу. В положительный полупериод переменного тока ток проходит в направлении, показанном сплошными стрелками через два плеча моста. Направление тока в нагрузке как в положительный, так и в отрицательный полупериод не изменяется. Стрелки на схемах не ставят.  [13]

Достоинством однофазной мостовой схемы по сравнению с двухполупериодной является то, что при одинаковых выходных напряжениях диоды имеют вдвое меньшее обратное. Однако в цепь тока нагрузки в каждый момент времени последовательно включены два диода, что снижает экономичность схемы из-за большего прямого падения напряжения на них. Частота пульсаций выпрямленного напряжения в мостовой схеме, как и в двухполупериодной, равна удвоенной частоте сети.  [14]

Достоинством однофазной мостовой схемы по сравнению с двухполупериодной является то, что при одинаковых выходных напряжениях диоды имеют вдвое меньшее обратное напряжение. Однако в цепь тока нагрузки в каждый момент времени последовательно включены два диода, что снижает экономичность схемы из-за большего прямого падения напряжения на них. Частота пульсаций выпрямленного напряжения в мостовой схеме, как и в двухполупериодной, равна удвоенной частоте сети.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Однофазная двухполупериодная мостовая схема выпрямления

Мостовая схема (рис. 1.3) состоит из трансформатора и четырех диодов VD1 – VD4. Переменное напряжение uподводится к одной диагонали моста, а нагрузка rВ,  LВ подключается к другой его диагонали. Диоды VD1, VD2 образуют катодную группу, VD3 – VD4 – анодную. Предполагаем вначале, что нагрузка выпрямителя носит ак­тивный характер (см. рис. 1.3, ключ К замкнут).

В положительный полупериод (0 – θ1)   напряжения  u  верхний конец обмотки трансформатора имеет положительную по­лярность, а нижний – отрицательную (без скобок). В соответствии с этим открыва­ются диоды VD1 и VD3, а диоды VD2 и VD4 запира­ются. Ток проходит по пути «а – VD1 – rВ – VD3 – б». В результате, к нагрузке прикладывается положи­тельная полуволна напря­жения u. В следующий полупериод θ1 – θ2 (см. рис. 1.1, б) полярность напря­жения изменяется (см. рис. 1.3, поляр­ность в скобках). При этом диоды VD1, VD3 запираются, а диоды VD2, VD4 оказываются открытыми, и ток нагрузки замыкается по контуру «б – VD2 – rВ  – VD4 – а». Направление тока через нагрузку  rВ  осталось таким же, как и в предыдущий полупериод. Нужно заметить, что ток протекает всегда по двум последовательно со­единенным диодам. Следовательно, падение напряжения в диодах в мостовой схеме в два раз выше, чем в нулевой.

Во вторичной обмотке ток проходит дважды за период в противоположных на­правлениях, поэтому вынужденное подмагничивание сердечника трансформатора по­стоянным током отсутствует.

Из изложенного принципа работы следует, что точка соединения катодов имеет положительный потенциал выпрямленного напряжения, а точка соединения анодов – отрицательный. Включение индуктивности LВ в цепь нагрузки (см. рис. 1.3, ключ К ра­зомкнут) приводит к изменению формы и расчетных величин токов. Кривые напряже­ний и токов в мостовой схеме при различном характере нагрузки имеют такой же вид, как в нулевой схеме (см. рис. 1.1, б – д). В отличие от нуле­вой схемы (см. рис. 1.1, а) действующие значения тока I2 вторичной обмотки трансформатора в мостовой схеме для активной и индуктивной нагрузки соответственно равны:

В связи с этим изменяются расчетные значения мощностей S1, S2, SТ Параметры, характеризующие работу мостовой схемы, приведены в таблице 1.1.

В мостовой схеме, возможно одновременно получить два значения выпрямлен­ного напряжения: Ud и Ud/2, если вывести среднюю точку трансформатора (рис. 1.3). Проводя сравнительный анализ рассмотренных однофазных схем выпрямления, нуле­вой и мостовой (см. рис. 1.1,  1.3 и таблицу 1.1), можно сделать следующие выводы:

1. Обе схемы проводят ток в течение обоих полупериодов сетевого напряжения, поэтому они называются двухполупериодными.

2. Кратность пульсаций выпрямленного напряжения по отношению к частоте сети в обеих схемах равна m = 2. Коэффициенты пульсации одинаковы.

3. При одинаковых значениях выходных параметров выпрямителей Ud, Id ампли­туда обратного напряжения в мостовой схеме в два раза меньше, а число диодов в два раза больше, чем в нулевой схеме. В связи с этим нулевую схему целесообразнее ис­пользовать для управления низковольтными машинами.

4. Использование трансформатора в мостовой схеме эффективнее (примерно на 20 %), чем в нулевой.

5. Мостовая схема может работать без трансформатора, если величина выпрям­ленного напряжения соответствует напряжению сети. Схему с нулевым выводом без трансформатора осуществить невозможно.

6. Остальные параметры обеих схем выпрямления, характеризующие использо­вание диодов по току (kI), и его реакции на питающую сеть (kИ, kГ)  одинаковы.

Однофазный мостовой выпрямитель — Студопедия

Схема однофазного мостового выпрямителя представлена на рис. 3.5. В данной схеме у трансформатора только одна вторичная обмотка, но в нагрузку поступают два полупериода напряжения вторичной обмотки трансформатора. В нечётные полупериоды ток проходит через диод VD1, нагрузку, диод VD3. В чётные – через диод VD2, нагрузку, диод VD4.

Рис. 3.5. Однофазный мостовой выпрямитель

Временная диаграмма работы однофазного мостового выпрямителя представлена на рис. 3.6. Она практически не отличается от временной диаграммы двухполупериодного выпрямителя, только лишь отмечено прохождение тока через пары диодов VD1, VD3 и VD2, VD4, а также видно, что обратное напряжение на закрытом диоде Ub.max уменьшилось.

Среднее значение выпрямленного напряжения такое же, как в предыдущей схеме:

.

Рис. 3.6. Временная диаграмма работы однофазного мостового выпрямителя

Среднее значение тока диода .

Максимальное обратное напряжение на диоде равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки:

.

Подмагничивания сердечника трансформатора нет, что является существенным преимуществом данной схемы. Подробнее рассмотрим режим работы трансформатора.

Действующее значение тока вторичной обмотки:

.

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:

.

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора:

,

где Pd = Ud×Id – мощность постоянного тока в нагрузке.

Расчетная мощность первичной обмотки:

.

Расчетная (типовая) мощность трансформатора:

.

Коэффициент использования трансформатора по мощности:

.

Для удобства сравнения различных схем выпрямителей составим таблицу основных электрических параметров.

Таблица 3.1

Основные электрические параметры однофазных выпрямителей

Схема выпрямителя Трансформатор Диоды Нагрузка КП(1)
Ud/U2 I2/Id I1/nId S1/Pd S2/Pd ST/Pd Ub.maxUd Ia/Id
Однофазная однополупериодная 0,45 1,57 1,21 2,69 3,49 3,09 1,57   1,57
Однофазная двухполупериодная 0,9 0,79 1,11 1,23 1,73 1,48 3,14 0,5 0,667
Однофазная мостовая 0,9 1,11 1,11 1,23 1,23 1,23 1,57 0,5 0,667

Проведённый анализ работы схем выпрямителей не учитывал влияние на выходное напряжение выпрямителя внутреннего сопротивления трансформатора и сопротивления диодов, а также потерь из-за прямого падения напряжения на открытых диодах.

На холостом ходу выпрямителя выходное напряжение будет меньше расчётного на величину прямого падения напряжения на открытых диодах. Для однополупериодной и двухполупериодной схемы последовательно с нагрузкой включён только один диод, а в мостовой схеме – два. Поэтому мостовая схема для малых выходных напряжений не применяется, так как падение напряжения на двух диодах существенно снижает коэффициент полезного действия схемы. Предположим, выходное напряжение выпрямителя равно 3 В. На каждом из диодов мостовой схемы прямое падение напряжения составит около 1 В, итого 2 В. То есть трансформатор должен иметь на вторичной обмотке запас по напряжению в 40% из-за потерь в диодах.


Под нагрузкой выходное напряжение выпрямителя начнёт уменьшаться из-за потерь напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора и диодов. Зависимость выходного напряжения выпрямителя от тока нагрузки называется внешней характеристикой.

Уравнение внешней характеристики:

, (3.14)

где Ud0 – напряжение холостого хода выпрямителя;

ra – активное сопротивление трансформатора;

rпр – прямое динамическое сопротивление диодов;

Id – ток нагрузки.

Как следует из выражения (3.14) внешняя характеристика выпрямителя, работающего на активную нагрузку, представляет собой прямую линию. Примерный вид внешней характеристики представлен на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Внешняя характеристика выпрямителя с активной нагрузкой

Контрольные вопросы

1. Для чего применяются выпрямители?

2. Приведите классификацию и перечислите основные параметры выпрямителей.

3. Нарисуйте схему однополупериодного однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы.

4. Нарисуйте схему двухполупериодного однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы.

5. Нарисуйте схему мостового однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы.

Однофазная мостовая схема выпрямления при работе на активную нагрузку

Страница 83 из 106

Однофазная мостовая схема при работе на активную нагрузку.
В данную схему включают четыре вентиля (рис. 228, а). К одной диагонали моста подключают переменное напряжение u2, а к другой диагонали — нагрузку г. За первый полупериод, когда точка а имеет положительный потенциал, а точка б — отрицательный, ток /„ проходит от точки а через вентиль VI, сопротивление нагрузки г и вентиль V3 к точке б.
Вентили V2 и V4 за этот полупериод находятся под обратным напряжением.. За второй полупериод, когда полярность точек а и б изменится, ток t0 проходит от точки б через вентиль V2, сопротивление нагрузки г и вентиль V4 к точке а. Вентили VI и V3 в это время находятся под обратным напряжением. Таким образом, за оба полу- периода напряжения иг ток через нагрузку г проходит в одном направлении.
Общая точка К катодов вентилей VI и V2 является для нагрузки положительным полюсом, а общая точка А анодов вентилей V2 и V4 — отрицательным.
Во вторичной обмотке трансформатора ток t2 (рис. 228, б) проходит оба полупериода и имеет синусоидальную форму. Ток не имеет постоянной составляющей и вынужденное намагничивание сердечника трансформатора отсутствует.
На рис. 228, в представлены кривые выпрямленного тока t0 и напряжения и0 = i0r.
В однофазной мостовой схеме выпрямленный ток 2 раза за один период достигает максимального значения, поэтому частота основной гармоники будет в 2 раза больше частоты напряжения сети, т. е. /ог = 100 Гц.


Рис. 228. Однофазная мостовая схема выпрямления (а) и диаграммы напряжений и токов в однофазной мостовой схеме выпрямления (б и в)
Основные параметры однофазной мостовой схемы для идеальных вентилей, работающих на активную нагрузку, приведены в табл. 14. В однофазной мостовой схеме по сравнению с однофазной двухполупериодной схемой с нулевым, выводом вследствие лучшего использования обмоток трансформатора уменьшаются размеры и масса трансформатора, не требуется специального вывода от средней точки вторичной обмотки, в 2 раза уменьшаются напряжение на зажимах вторичной обмотки и обратное напряжение на один вентиль.
К недостаткам однофазной мостовой схемы относятся: необходимость применения четырех вентилей; последовательное включение двух работающих вентилей (особенно высокоомных), приводящее к уменьшению выпрямленного напряжения с увеличением тока нагрузки; действующее значение тока вторичной обмотки в 2 раз больше действующего значения тока в схеме с нулевым выводом, что требует увеличения площади поперечного сечения провода вторичной обмотки на 20%.
В однофазной мостовой схеме применяют полупроводниковые вентили. Полупроводниковые выпрямители, собранные по однофазной мостовой схеме, используют в устройствах автоблокировки, электрической централизации и железнодорожной связи.
Трехфазная однополупериодная схема при работе на активную нагрузку  (рис. 229). В зависимости от напряжения сети первичную обмотку трансформатора Т (рис. 229, а) соединяют звездой или треугольником, а для получения нулевой точки вторичную обмотку всегда соединяют звездой.
Начала вторичных обмоток, а, Ъ и с соединяют с анодами вентилей VI, V2 и 113. Нагрузку г подключают между общей точкой К катодов вентилей и точкой О вторичной обмотки трансформатора Т.

Рис. 229. Трехфазная однополупериодная схема выпрямления (о) и диаграммы напряжений и токов в трехфазной однополупериодной схеме (б и в)

На рис. 229, б показаны кривые напряжений фаз uф1, uф2 и uфз, которые имеют одинаковую частоту и амплитуду, но сдвинуты по фазе на угол 120°.
За время tA—12 (т. е. в течение 1/3 периода) вентиль VI находится под наибольшим положительным напряжением. Это значит, что точка
а имеет положительный потенциал относительно точки О, поэтому ток проходит от точки а через вентиль VI и сопротивление г к точке 0. В промежутке времени — ta наибольшее положительное напряжение возникает на второй обмотке (фазе) трансформатора и ток проходит от точки b через вентиль V2 и сопротивление г к точке 0. В промежутке времени t3 — /4 ток будет проходить от точки с через вентиль V3 и сопротивление г к точке 0.
Таким образом, вентили VI, V2 и V3 работают поочередно, каждый в течение у периода, а их токи через нагрузку проходят всегда в одном направлении — от точки К к точке 0. Следовательно, точка К является положительным полюсом для нагрузки, а точка 0 — отрицательным. На рис. 229, в приведены кривые выпрямленного тока i„ и напряжения и0 = i0r, из которых видно, что по каждой вторичной обмотке ток проходит только в течение положительного полупериода. Постоянная составляющая этого тока вызывает вынужденное намагничивание сердечника и связанное с этим увеличение тока в первичных обмотках трансформатора. Так как напряжение на нагрузке достигает максимального значения 3 раза за один период, то частота основной гармоники в этой схеме в 3 раза больше частоты напряжения в сети, т. е. for = 150 Гц.
Основные параметры трехфазной однополупериодной схемы выпрямления при активной нагрузке приведены в табл. 14.
По сравнению с ранее рассмотренными схемами выпрямления однофазного переменного тока трехфазная однополупериодная схема имеет меньший коэффициент пульсации и более высокую частоту пульсации выпрямленного напряжения. В результате этого уменьшаются размеры и масса сглаживающего фильтра, обеспечивается лучшее использование обмоток трансформатора по сравнению с однофазной однополупериодной схемой и схемой со средней точкой, равномерно нагружается сеть трехфазного переменного тока.
К основным недостаткам трехфазной однополупериодной схемы относятся вынужденное намагничивание сердечника трансформатора и связанное с этим увеличение тока первичной обмотки.

Однофазная мостовая схема выпрямления

Неуправляемая однофазная схема выпрямления представляет собой мост, в плечи которого включены вентили, а в диагональ моста — нагрузка (рис. 3.3). Рассмотрим сначала работу системы выпрямления на активную нагрузку.

На интервале времени напряжение источника является прямым по отношению к диодам В1 и В4. Они открываются и пропускают ток в нагрузку Rd по цепи: вторичная обмотка источника — В1Rd В4 (рис. 3.3, а,б).

Вентили В2 и В3 на этом интервале времени будут закрыты, т.к. напряжение источника по отношению к ним будет обратным. При мгновенное значение напряжения источника и ток в цепи спадают до нуля, вентили В1 и В4 закрываются, а вентили В2 и В3 открываются, поскольку потенциал точки в становится положительным по отношению к потенциалу точки а. На интервале ток в нагрузку будет протекать по цепи: вторичная обмотка источника – В3Rd В2.

Таким образом, в нагрузке будет протекать постоянный пульсирующий ток . При активной нагрузке ток повторяют форму напряжения (рис. 3.3, в). С учетом (3.3) и (3.6) средние значения выпрямленного напряжения и выпрямленного тока на интервале повторяемости :

, (3.10)

. (3.11)

Амплитуда обратного напряжения на вентилях при мостовой схеме выпрямления определится амплитудой фазного напряжения, т.к. к каждому непроводящему плечу моста приложено фазное напряжение источника (рис. 3.3, г)


. (3.12)

Коэффициент схемы , а мощность на активной нагрузке с учетом (3.7):

,

т.е. в два раза больше, чем при однополупериодной схеме выпрямления (см. 3.8).

Максимальное значение тока, проходящего по вентилям в соответствии с (3.11):

. (3.13)

Среднее значение тока вентиля равно половине тока нагрузки, т.к. каждый вентиль проводит ток в течение полупериода:

В управляемой однофазной схеме выпрямления в плечах моста установлены тиристоры (рис. 3.4, а) /2/. На каждом полупериоде напряжение к нагрузке будет приложено на интервале . Поэтому среднее значение напряжения при активной нагрузке определиться как

(3.14)

Соответственно среднее значение выпрямленного тока при активной нагрузке будет равно:

. (3.15)

При работе управляемой схемы выпрямления значение может меняться, поэтому параметры элементов схемы целесообразно рассчитывать на напряжение и ток при , т.е. по зависимостям (3.12) и (3.13).

Наличие индуктивности Ld в нагрузке меняет характер изменения токов и напряжений.

Ели индуктивность очень велика, т.е. можно считать, что , выпрямленный ток непрерывен и идеально сглажен, т.е. не имеет пульсаций (рис. 3.4.г). Отсюда следует, что даже при снижении напряжения до нуля на проводящих вентилях, через них будет протекать ток за счет энергии, запасенной в индуктивности (рис. 3.4.в). Эти вентили будут пропускать ток до тех пор, пока не откроются два другие вентиля (после подачи на них управляющих импульсов) и ток вытеснится в них. Таким образом, несмотря на то, что управляющие импульсы поступают на вентили через после смены полярности напряжения, длительность протекания тока через каждый диод составляет Т/2.

Среднее значение выпрямленного напряжения является его постоянной составляющей и выделяется на (см. § 3.7), а переменная составляющая выделяется на . Сдвиг тока относительно напряжения на приводит к появлению в выпрямленном напряжении отрицательных участков. что вызывает снижение его среднего значения Ud (рис. 3.4.г). Очевидно, что с увеличением площадь отрицательных участков напряжения увеличивается, а среднее значение выпрямленного напряжения уменьшается:

 

(3.16)

Согласно (3.16) Ud становится равным нулю при , когда площади положительного и отрицательного участков равны между собой и постоянная составляющая напряжения отсутствует.

Максимальное значение обратного напряжения на тиристорах

.

— максимальное значение токов через тиристоры

.

— среднее значение тока вентиля равно току нагрузки

При в соответствии с (3.16) постоянная составляющая напряжения становится отрицательной, т.е. прикладывается к нагрузке в обратном направлении (рис. 3.6). Это свойство симметричных мостов используется для увеличения скорости затухания тока короткого замыкания в нагрузке при аварийных режимах.

Зависимость называется регулировочной характеристикой выпрямителя; она показывает изменение постоянной составляющей напряжения в зависимости от угла управления тиристорами. Регулировочная характеристика однофазной мостовой схемы выпрямления приведена на рис. 3.5.

Если рассмотреть цепь, где энергии запасенной в индуктивности недостаточно для протекания в нагрузке непрерывного тока, то проводящие вентили закроются раньше, чем будут поданы отпирающие импульсы на другие два вентиля (рис. 3.7). За счет энергии, запасенной в индуктивности ток будет продолжать протекать через открытые вентили на протяжении угла γ после того, как напряжение uав станет для них отрицательным (рис. 3.7, б). Чем больше значение электрической постоянной времени цепи — , тем больше будет угол γ. При этом форма выпрямленного тока значительно искажается по отношению к форме напряжения и имеет прерывистый характер (режим работы с прерывистым выпрямленным токам). Сдвиг тока относительно напряжения на приводит к появлению в выпрямленном напряжении отрицательных участков, что вызывает снижение его среднего значения. При такой нагрузке выпрямленные значения напряжения и тока нагрузки будут меняться в зависимости от и (рис 3.7, в).

Регулировочные характеристики данной схемы выпрямления зависят от отношения и соответствуют приведенным на рис. 3.5.

 

Однофазная мостовая схема выпрямления — FINDOUT.SU

Состоит из четырех диодов, включенных по мостовой схеме. В одну диагональ моста включается вторичная обмотка трансформатора, в другую – нагрузка (рис. 2). Общая точка катодов диодов VD2, VD4 является положительным полюсом выпрямителя, общая точка анодов диодов VD1, VD3 — отрицательным полюсом.

Рисунок 2 — Однофазный мостовой выпрямитель: а) схема — выпрямление положительной полуволны, б) выпрямление отрицательной полуволны, в) временные диаграммы работы

Полярность напряжения во вторичной обмотке меняется с частотой питающей сети. Диоды в этой схеме работают парами поочередно. В положительный полупериод напряжения u2 проводят ток диоды VD2, VD3, а к диодам VD1, VD4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напряжения u2 ток протекает через диоды VD1, VD4, а диоды VD2, VD3 закрыты. Ток в нагрузке проходит все время в одном направлении.

Схема является двухполупериодной (двухтактной), т.к. на нагрузке выделяется оба полупериода сетевого напряжения Uн = 0,9U2, коэффициент пульсаций — 0,67.

 

 

8. Выпрямители могут быть однополупериодные и двуполупериодные. К тому же они разделяются на однофазные и многофазные.

Итак, начнем с однофазного однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

Однополупериодный выпрямитель

Схема однополупериодного выпрямителя до боли проста и объяснять тут нечего. Для наглядности положительные и отрицательные полуволны показаны разными цветами. Поскольку диод обладает свойствами односторонней проводимости, на выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности. Для схемы характерны следующие параметры:

Среднее значение выпрямленного напряжения

 

Действующее значение входного напряжения

Среднее значение выпрямленного тока

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

Коэффициент пульсаций

К достоинствам схемы можно отнести простоту конструкции. Недостатки — большие пульсации, малые значения выпрямленного тока и напряжения, низкий КПД. Применяется такая схема для питания низкоомных нагрузок, некритичных к высоким пульсациям.

 

каждая фаза смещена относительно другой на угол 120°. На нагрузке работает та фаза, у которой больше значение положительной полуволны в данный момент времени. В схеме диоды используются в течении 1/3 периода. При этом необходимо наличие средней точки. Среднее значение выпрямленного напряжения Uср = 1.17Uвх, обратное напряжениеUобр.max = 2.1Uср, коэффициент пульсаций 0.25

 

9. Однофазная мостовая схема выпрямления (рис. а) содержит четыре диода V1—V4, соединенных по схеме моста и подключенных к сети переменного тока через трансформатор Т или напрямую. Трансформатор позволяет согласовать напряжение сети и выпрямленное напряжение нагрузки. В одну диагональ моста (точки 1 и 3) включен источник переменного напряжения, а в другую (точки 2 и 4) — нагрузка Rн. Общая точка 2 катодных выводов служит положительным полюсом выпрямителя, а точка 4 анодных выводов — отрицательным. В однофазной мостовой схеме диоды работают поочередно парами V1 , V3 и V2, V4 (рис. 5.6, б). В положительный полупериод напряжения и2ф ток проходит через диод V1 нагрузку Rн к диоду V3.


 

 

10.Сглаживающие фильтры применяются для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, требуемого для нормальной работы потребителя. Как уже указывалось выше, коэффициенты пульсаций основных выпрямительных схем имеют значения

– однофазный однополупериодный выпрямитель – 1,56;

– однофазный двухполупериодный выпрямитель – 0,67;

– трехфазный с нулевым выводом – 0.25;

– трехфазный мостовой – 0,057.

Для электронных систем автоматического регулирования и контроля коэффициент пульсаций должен быть не более 10-2, а для некоторых электронных измерительных преобразователей — не более 10-6. Сглаживающий фильтр включается между вентильной группой и нагрузкой. Основная идея сглаживающего фильтра — оказание различного сопротивления постоянному и переменному току. Основной параметр сглаживающего фильтра – коэффициент сглаживания, который определяется как отношение коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра

Как правило, коэффициенты пульсаций и сглаживания определяются по первой (основной) гармонике переменной составляющей выпрямленного напряжения

 

Однофазный выпрямитель – обзор

В [16] показано, что 5-я и 7-я гармоники тока однофазных и трехфазных диодных выпрямителей часто находятся в противофазе. Эти знания можно использовать для уменьшения гармонических искажений тока в системе путем комбинирования однофазных и трехфазных диодных выпрямителей. В этом разделе показан пример, иллюстрирующий влияние комбинирования однофазных и трехфазных диодных выпрямителей. В общем, может быть трудно предсказать эффект компенсации, особенно если принять во внимание зависимость импеданса и нагрузки гармонических токов.

12.4.3.1 Пример ослабления гармоник за счет комбинирования одно- и трехфазных диодных выпрямителей

Моделируется установка с распределительным трансформатором мощностью 1 МВА. Линия СН предполагается синусоидальной и сбалансированной. Трансформатор нагружен несколькими однофазными диодными выпрямителями (общая нагрузка 170 кВт) и трехфазным диодным выпрямителем мощностью 170 кВт. Трехфазный выпрямитель расположен рядом с трансформатором с медным кабелем длиной 50 м, 90 мм 2 . Нагрузки однофазного выпрямителя равномерно распределяются на трехфазные с медным кабелем длиной 200 м, 50 мм 2 .Предполагается, что

однофазные выпрямители подключены к настенным розеткам, поэтому для однофазных выпрямителей используется длинный кабель. На рис. 12.24 показана смоделированная система.

РИСУНОК 12.24. Смоделированная система с трансформатором, кабелем и нагрузкой. Полное сопротивление кабелей показано их удельными значениями относительно трансформатора.

Реактивное сопротивление кабеля составляет 0,07 Ом/км, емкостные эффекты не учитываются. Полное сопротивление кабелей показано их удельными значениями относительно трансформатора.Падение основного напряжения на длинном кабеле составляет около 7% при нагрузке однофазного выпрямителя 170 кВт. Сопротивление кабеля является преобладающим сопротивлением короткого замыкания, как видно из однофазных выпрямителей.

На рис. 12.25а показан результат моделирования токов, потребляемых двумя группами выпрямителей. Токи складываются во вторичной обмотке трансформатора, что показано на рис. 12.25б.

РИСУНОК 12.25. Смоделированные токи, потребляемые в системе. (a) Токи выпрямителя, потребляемые на PCC3.(b) Суммарный ток во вторичных обмотках трансформатора (PCC 2 ).

Интуитивно видно, что две формы волны хорошо поддерживают друг друга. Однофазный ток оказывает эффект «заполнения долины» на трехфазный ток, и результирующая форма волны выглядит более синусоидальной, чем любой из двух отдельных токов.

Общее гармоническое искажение трехфазного тока составляет 51 %, а однофазного – 88 %. При суммировании токов в трансформаторе результирующее искажение составляет всего 38%.Это снижение искажений в основном связано с компенсацией 5-й гармоники, что более четко видно на рис. 12.26. На рис. 12.26 показан гармонический спектр трех токов, изображенных на рис. 12.25.

РИСУНОК 12.26. Гармонический спектр токов выпрямителя (1 и 3 фазы) и трансформатора (xfr).

Основные составляющие двух нагрузок выпрямителя совпадают по фазе и, таким образом, складываются в трансформаторе арифметически. Третьей гармоники в спектре трехфазной нагрузки нет, поэтому третья гармоника однофазного выпрямителя видна непосредственно в трансформаторе.Интересно наблюдать за тем, что происходит с током 5-й гармоники. В этом случае наблюдается ток 110 А от трехфазного выпрямителя и 90 А от однофазного выпрямителя. На трансформаторе видно только около 45 А. Это всего около 20% от арифметической суммы вкладов двух выпрямителей. Седьмая гармоническая составляющая в трансформаторе составляет менее 60 % арифметической суммы.

В [16] сделан вывод о том, что добавление трехфазного выпрямителя к существующей однофазной нагрузке не увеличит КНИ тока i на трансформаторе, но фактически снизит КНИ i и тем самым уменьшит потери в трансформатор.

Однофазный мостовой инвертор — обзор

3.3.1 Каскадный полумостовой многоуровневый инвертор звена постоянного тока

Gui-Jia [58,59] представил новый класс MLI на основе многоуровневого звена постоянного тока (MLDCL) и мостовой инвертор для уменьшения количества устройств. MLDCL, как показано на рис. 3.1, имеет каскадные ячейки полумоста, каждая из которых имеет свой собственный источник постоянного тока. Многоуровневый инвертор источника напряжения может быть образован путем соединения одного из МЛДКЛ с однофазным мостовым инвертором.MLDCL, который состоит из источников В постоянного тока , j { j =1–3} и силовых выключателей S j

{ 1–6} генерирует ступенчатый сигнал с одной полярностью, с ШИМ или без него, для мостового инвертора, состоящего из переключателей Q j { j =1–4}, который, в свою очередь, изменяет полярность для создания переменного напряжения .

Рисунок 3.1. Инвертор MLDCL.

При увеличении количества уровней на выходе инвертор MLDCL может значительно уменьшить количество переключений, а также количество драйверов затворов по сравнению с топологией CHB [58]. Со ссылкой на рис. 3.1 различные комбинации, которые могут быть получены для MLDCL v , шина , представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Переключение состояний для топологии, показанного на рис. 3.1

1 1 V DC , 1 , 1 2 , S 3 , S 5 5 2 1 2 V DC , 2 , 2 S 1 , S 4 , S 5 2 1 3 V DC , 3 DC , 3 S 1 , S 3 , S S 6 2 1 4 V DC , 1 + V DC , 2 2 9002 S 2 , S S 4 , S 5 2 V DC DC , 2 + V DC , 3 2 , 3 1 , S , S 4 , S 6 2 6 DC , 1 + V DC , 3 DC , 3 2 1 S 2 , S , S 3 , S 6 70097 7 V DC , 1 + V DC , 2 + V DC , 3 , 3 2 1 S 2 , S 4 , S 6 6 2 1 8 S 1 , S 3 , С 9 0021 5
MultiLevel DC Link Bisn Напряжение V шина выключателей в штате
8

Можно заметить, что для получения заданного уровня три переключателя проводят одновременно в части MLDCL и два переключателя проводят в части H-моста (переключатели Q 1 и Q 4 для положительного полукола, Q 2 и Q 3 для отрицательного полукола, и Q 1 и Q 3 или Q 2 и Q 4 для нулевого уровня).Из топологии видно, что каждый силовой ключ части H-моста должен иметь минимальную способность блокировки напряжения, равную сумме значений входного напряжения. Таким образом, эти коммутаторы имеют более высокий рейтинг по сравнению с коммутаторами в части MLDCL. Однако, поскольку нулевой уровень может быть синтезирован с помощью ключей части MLDCL, переключатели с более высоким номиналом Q j { j =1–4} могут работать на основной частоте коммутации.

Для симметричной конфигурации источника с V DC , 1 = V DC , 2 = V DC , 3 = V DC , видно, что выключатели S j { j =1–6} должны блокировать напряжение В ток должны проводить 2 постоянного тока равно току нагрузки.Выключатели Q j { j =1–4} должны блокировать напряжение равное 3 В DC и проводить ток, равный току нагрузки. Из таблицы 3.1 также видно, что, поскольку уровни напряжения В пост. тока , 2 В пост. группы из одного, двух и трех соответственно, возможно равное распределение нагрузки между ними.Эти резервы также обеспечивают гибкость балансировки напряжения при использовании конденсаторов.

Что касается асимметричных конфигураций источника в топологии MLDCL, в ссылках [58,59] не предлагается анализ. Поскольку субтракционные комбинации входных уровней постоянного тока не могут быть синтезированы, конфигурация двоичных источников (I.E., V DC , J = 3 ( J -1) V DC ) нельзя использовать для этой топологии.Как видно из таблицы 3.1, двоичная комбинация с V DC , 1 = V DC , V DC , 2 = 2 V DC и V DC , , 3 = 4 V DC возможны с уровня напряжения V DC , 2 V DC , 3 V , 3 V DC , 4 V

, 4 DC DC , 5 V DC DC , 6 V DC и 7 V DC можно синтезировать, используя состояния 1, 2, 4, 3, 6, 5 и 7 соответственно.

(PDF) A Проект однофазного мостового двухполупериодного выпрямителя

3

На основании уравнений (6) и (7), результаты:

(Eq.9)

среднеквадратичное значение напряжения пульсаций Vrms к среднему значению выходного напряжения, как показано в уравнении

(10) (Pyakuryal & Matin, 2013a).

(уравнение 10)

2.1 Расчет напряжения

Целью практического проектирования является достижение заданного выходного напряжения постоянного тока, в данном случае от 5 до 24 В.Таким образом, более удобно указывать все расчетные параметры в терминах Vdc. Например, номинал и коэффициент трансформации трансформатора в схеме выпрямителя

можно легко определить, если среднеквадратичное входное напряжение выпрямителя соответствует требуемому выходному напряжению

В постоянного тока (Рашид, 2011). Представьте среднеквадратичное значение входного напряжения выпрямителя как Vrms, что равно 0:707 Vm.

среднеквадратичное значение входного напряжения на вторичную обмотку двухполупериодного выпрямителя инициируется как:

Вэфф = 1.11 В пост. тока (уравнение 11)

Другим важным параметром конструкции является максимальное повторяющееся обратное напряжение (VRRM) используемых диодов. В

случай мостового выпрямителя:

(уравнение 12)

Важно оценить пиковый повторяющийся прямой ток (IFRM) используемых диодов в цепях выпрямителя.

В случае двухполупериодных выпрямителей: Двухполупериодный IFRM.

(уравнение 13)

2.2 Рассмотрение конструкции емкостного выходного фильтра

Размещение большого конденсатора параллельно нагрузке может привести к тому, что выходное напряжение будет практически равно постоянному току (Hart,

2011).В двухполупериодной схеме время разряда конденсатора меньше, чем в полуволновой схеме, из-за выпрямленной синусоиды

во второй половине каждого периода (Fraser & Milne, 1994). При использовании выходного фильтра, если через нагрузку используется конденсатор

, а катушка индуктивности последовательно с нагрузкой, ток нагрузки будет более плавным, а пульсация будет снижена (Pyakuryal & Matin, 2013b).

Затем, чтобы получить ровный выходной сигнал выпрямителя, используется накопительный конденсатор, который устанавливается параллельно выходу преобразователя, а в

параллельно нагрузке.Этот конденсатор заряжается, когда напряжение выпрямителя превышает напряжение конденсатора

, а затем, когда напряжение выпрямителя падает, конденсатор обеспечивает требуемый ток за счет накопленного заряда (Pyakuryal & Matin,

2013b). На рисунке 3 ниже показаны пульсации для двухполупериодного выпрямителя со сглаживанием конденсатора. Для случаев, когда пульсации

малы по сравнению с напряжением питания, что почти всегда так, можно рассчитать пульсации, зная условия цепи (Hart, 2011).

Рисунок 3: Пульсации (ΔVo) в однофазном мостовом двухполупериодном выпрямителе

Как упоминалось Mulkern, Henze and Lo (1991) и Raymond et. al (2003), на выходе

выпрямителя, использующего схему сглаживающего конденсатора, всегда будут какие-то пульсации, необходимо уметь угадывать примерное значение. Превышение

Слишком большое значение конденсатора приведет к увеличению стоимости, размера и веса, а занижение значения приведет к ухудшению характеристик.

На основе Hart (2011), приблизительное значение размаха пульсаций:

Мостовой выпрямитель — однофазный, 2 А, линейный

2 1 RS-2L: 1 Пиковое обратное напряжение
P-QRECT-400 — версия 400 В Прямое напряжение 1.1 В
Высота 14,4 мм
Длина :18 мм
Макс. Пересланный ток : 2 A
Max Right Teake 60 A
Максимальная рабочая температура + 150 ° C
Минимальная рабочая температура — 55 ° C
Стиль монтажа через отверстие
Package RS-2L
пик обратного напряжения 400 V
Обратный ток
UA
Обратное напряжение 280 V
Тип
Однофазный мост
Ширина 6.6 мм
p-qrect-100 — 100 В версии Направляющий напряжение 1.1 V:
Высота
Right : 14.4 мм:
Длина 18 мм:
Макс. . Передовый ток 2 A:
40097
Максимальная рабочая температура + 150 ° C:
Минимальная рабочая температура — 55 ° C:
Стиль монтажа через отверстие:
Пакет
100 V:
Обратный ток 5 UA:
Обратное напряжение 70 В:
Тип Однофазный мост:
Ширина :6.6 мм. Передовый ток : 2 A
Максимальный средний вперед выпрямленный ток 4 A
Максимальная блокировка постоянного тока Напряжение 50 V
Максимальная рабочая температура + 150 ° C
RMS напряжение 35 V
Минимальная рабочая температура — 55 ° C
Стиль монтажа через отверстие
Пакет RS -4L
Тип Однофазный мост

Что такое однофазный двухполупериодный выпрямитель

Однофазный двухполупериодный диодный выпрямитель

Выпрямитель однофазный диодный, преобразующий переменный сигнал в постоянное напряжение, бывает двух типов – однополупериодный и двухполупериодный.Ранее упоминался полуволновой диодный выпрямитель.

Двухполупериодный диодный выпрямитель

также может быть двух типов – с трансформатором с отводом от средней точки и мостовым выпрямителем. Оба они изображены на рисунке ниже.

В случае трансформатора с отводом от средней точки у нас есть два объединенных однополупериодных выпрямителя. Постоянные токи этих полуволновых трансформаторов равны, но противоположны. Каждый диод проводит соответствующий полупериод трансформатора. Ниже вы можете увидеть формы тока и напряжения для этого выпрямителя.

Двухполупериодный выпрямитель с отводом от средней точки

 

Мостовой выпрямитель схема изображена ниже. Здесь у нас четыре диода вместо двух. Таким образом, в каждом полупериоде трансформатора у нас есть два проводящих диода. Ниже вы можете увидеть формы напряжения и тока для этого выпрямителя.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

 

Среднее напряжение VDC=ωT∫0TVmsinωtdt.

Итак, VDC=2Vmπ=0.636Вм. Среднеквадратичное значение (RMS) равно RMS=1T∫0Tv2L(t)dt=ωπ∫0π(Vmsinωt)2dt

и VL=Vm2=0,707Vm.

Среднее значение тока нагрузки Idc=VdcR=0,636VdcR. А среднеквадратичное значение тока нагрузки IL=0,707 ВмР.

Коэффициент ректификации (RF), показатели эффективности ректификации σ=PdcPL=0,81.

Форм-фактор (FF) представляет собой отношение среднеквадратичного значения напряжения или тока к его среднему значению. FF=VLVdc и FF=ILIdc. Для двухполупериодного выпрямителя FF=1.1.

Коэффициент пульсаций (RF) — это мера пульсаций RF=VacVdc, где Vac=V2L+V2dc. Сделав несколько математических упрощений, RF=(VLVdc)2–1=FF2–1=0,482.

Коэффициент использования трансформатора (TUF) — это показатель качества трансформатора TUM=VdcIdcVSIS, где VS и IS — среднеквадратичное значение напряжения и среднеквадратичного значения тока вторичной обмотки трансформатора. Где для двухполупериодного трансформатора IS=0,707 ВмР.

Читатель должен учитывать, что только однополупериодные выпрямители с резистивной нагрузкой создают гармонические токи в своих трансформаторах.

Спецификации промышленных однофазных двухполупериодных диодных выпрямителей содержат следующие важные параметры:

  • Пиковое повторяющееся обратное напряжение VRRM;
  • Коэффициент пульсаций;
  • Среднеквадратичное значение входного напряжения на ветвь трансформатора VS;
  • Средний ток диода IF(AV);
  • Коэффициент ректификации;
  • Частота пульсаций на выходе fr;
  • Пиковый повторяющийся прямой ток IFRM;
  • Первичная мощность трансформатора ВА;
  • Среднеквадратичное значение тока диода IF(RMS) ;
  • Форм-фактор;
  • Вторичная мощность трансформатора ВА;
  • Форм-фактор тока диода IF(RMS)IF(AV).

Например, Digi-Key Electronics предлагает большой выбор однофазных двухполупериодных и мостовых выпрямителей.

 

 

 

 

Полностью управляемая мостовая схема с индуктивной (RL) нагрузкой

Однофазная полностью управляемая мостовая схема с нагрузкой $R-L$ показана на рис. , тиристоры $T_{1}$ и $T_{2}$ должны открываться вместе, т.к. тиристор $T_{3}$ и $T_{4}$ в следующем полупериоде.Для обеспечения одновременной стрельбы оба тиристоры $T_{1}$ и $T_{2}$ запускаются от одной цепи зажигания. Индуктивность L используется в схеме для уменьшения пульсаций. Большое значение L приведет к непрерывному постоянный ток в нагрузке. Небольшое значение L создаст прерывистую нагрузку. тока для больших углов стрельбы. Осциллограммы с двумя разными углами зажигания показаны на рис.2.

Форма волны напряжения на постоянном токе. терминалы включает устойчивый d.{\circ},$ тиристоры $T_{1}$ и $T_{2}$ сработал. Ток течет по пути $L-T_{1}-A-L-R-B-T_{2}-N .$ Питание напряжение с этого момента появляется на выходной клемме и заставляет ток через нагрузку. Этот ток нагрузки, $I_d$, считается постоянным. Этот ток также течет через источник питания, и направление от линии к нейтрали считается положительным, как показано на рис. 2 (а) вместе с приложенным напряжением. Теперь, в миг $\pi,$ напряжение меняется на противоположное. Однако из-за очень большой индуктивности $L,$ ток поддерживаться в том же направлении при постоянной величине $I_{d}$, что сохраняет тиристоры $T_{1}$ и $T_{2}$ находятся в проводящем состоянии и, следовательно, на выходных клеммах появляется отрицательное напряжение питания.

Под углом $\pi+\alpha,$ открыты тиристоры $T_{3}$ и $T_{4}$. При этом отрицательная линия напряжение обратного смещения тиристоров с $T_{1}$ по $T_{3},$ и с $T_{2}$ по $T_{4}$ коммутирующих тиристоров $T_{1}$ и $T_{2}$ . Ток течет по пути $N-T_{3}-A-L-R-B-T_{4}-L$ . Это продолжается в каждом полупериоде, и мы получаем выходное напряжение как показано на рисунке. Как показано, линейный ток положителен, когда $T_{1}, T_{2}$ проводящие и отрицательные, когда $T_{3}, T_{4}$ являются проводящими.{\circ},$ среднее значение постоянного тока. напряжение может быть непрерывным током на постоянном токе. терминалы. Поскольку средний d.c. напряжение обратимым, хотя ток в клеммах постоянного тока однонаправленный, поток мощности в преобразователе может быть в любом направлении. Отсюда два режима возможна работа с полностью управляемой однофазной мостовой схемой.

Режим 1 Выпрямление Режим: В течение интервала от $\alpha$ до $\pi,$ обе поставки- напряжение $E_{s}$ и ток питания $I_{s}$ положительны; сила, таким образом, вытекает из а.{\circ} .$ Так как средний d.c. напряжение на клеммах отрицательное, постоянный ток мощность, а значит, и среднее значение переменного тока. власть, также должен быть отрицательным. Другими словами, сейчас доставляется из постоянного тока. стороне преобразователя к сети переменного тока. стороне, а преобразователь работает как «линейно- коммутируемый инвертор.»

Для достижения этой ситуации на практике необходим источник постоянного тока. напряжение E , напряжение которого равно среднему значению постоянного тока. напряжение (отрицательное) преобразователя должен быть подключен к выходу, как показано на рис.{\circ}+\alpha\right)$.

однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель | Преобразователи переменного тока в постоянный | Учебник по электронике |

Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель с нагрузкой R:

На рисунке ниже показаны однофазные двухполупериодные управляемые выпрямители с нагрузкой R

.


• Однофазный полностью управляемый выпрямитель позволяет преобразовывать однофазный переменный ток в постоянный. Обычно это используется в различных приложениях, таких как зарядка аккумуляторов, управление скоростью двигателей постоянного тока и передняя часть ИБП (источник бесперебойного питания) и SMPS (импульсный источник питания).
• Все четыре используемых устройства являются тиристорными. Моменты включения этих устройств зависят от подаваемых сигналов запуска. Выключение происходит, когда ток через устройство достигает нуля и оно находится под обратным смещением, по крайней мере, в течение времени, равного времени выключения устройства, указанному в паспорте.
• В положительный полупериод тиристоры Т1 и Т2 открываются под углом ± .
• Когда T1 и T2 проводят
Vo=Vs
IO=is=Vo/R=Vs/R
• В отрицательный полупериод входного напряжения тиристоры T3 и T4 срабатывают под углом (Ï€+ α)
• Здесь выходной ток и ток питания направлены в противоположные стороны
— is=-io
T3 и T4 отключаются при 2 Ом.

Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель с нагрузкой «RL»:

На рисунке ниже показаны однофазные двухполупериодные управляемые выпрямители с нагрузкой RL.


Работа в этом режиме может быть разделена на четыре режима
Режим 1 (от ± до )
• В положительный полупериод приложенного сигнала переменного тока тиристоры T1 и T2 смещаются в прямом направлении и могут включаться при угол α.
• Напряжение нагрузки равно положительному мгновенному напряжению питания переменного тока.Ток нагрузки положительный, без пульсаций, постоянный и равен Io.
• Из-за положительной полярности напряжения и тока нагрузки индуктивность нагрузки будет накапливать энергию.
Режим 2 (от Ï€ до Ï€+α)
• При wt=Ï€ входное питание равно нулю, а после Ï€ становится отрицательным. Но индуктивность препятствует любому изменению через него.
• Для поддержания постоянного тока нагрузки, а также в том же направлении. ЭДС самоиндуцирования появляется через букву «L», как показано на рисунке.
• Благодаря этому наведенному напряжению тиристоры T1 и T2 работают в прямом направлении, несмотря на отрицательное напряжение питания.
• Напряжение нагрузки отрицательное и равно мгновенному напряжению питания переменного тока, тогда как ток нагрузки положительный.
• Таким образом, нагрузка действует как источник, а накопленная в индуктивности энергия возвращается обратно в сеть переменного тока.

Режим 3 (от Ï€+α до 2Ï€)
• При wt=Ï€+α тиристоры T3 и T4 включены, а T1, T2 имеют обратное смещение.
• Таким образом, процесс проведения переносится с Т1,Т2 на Т3,Т4.
— Напряжение нагрузки снова становится положительным и энергия накапливается в катушке индуктивности
— T3, T4 проводят в отрицательном полупериоде от (Ï€+α) до 2Ï€
— При положительном напряжении нагрузки и энергии тока нагрузки сохраняется
Режим 4 (от 2 Ом до 2 Ом+О±)
• При wt=2 Ом входное напряжение проходит через ноль.
• Индуктивная нагрузка будет пытаться противодействовать любому изменению тока, если это необходимо для поддержания постоянного тока нагрузки в том же направлении.
• ЭДС индукции положительна и поддерживает проводимость тиристоров T3 и T4 также с обратной полярностью.
• Таким образом, VL имеет отрицательное значение и равно мгновенному напряжению питания переменного тока. При этом ток нагрузки остается положительным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.