Управляемые выпрямители
Управлять выпрямленным напряжением можно как в цепи переменного напряжения с помощью автотрансформаторов, трансформаторов с подмагничиванием сердечника, реостатов или потенциометров, так и в цепи выпрямленного тока с помощью управляемых выпрямителей.
 Управляемые выпрямители – это устройства, которые позволяют плавно изменять значение выпрямленного напряжения.
Управление напряжением на выходе схемы, показанной на рисунке 83,
| Рисунок 83 – Схема однофазного однополупериодного выпрямителя
на тиристоре
| сводится к управлению во времени
моментом отпирания тиристора. Это
осуществляется за счет сдвига фаз между
анодным напряжением и напряжением, подаваемым на управляющий электрод тиристора. Такой сдвиг называют углом управления и обозначается a, а способ управления называют фазовым (рисунок 84).
Управление углом a осуществляют с помощью фазовращающей R 2 C -цепи. Резистором R 1 изменяют напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора. Диод VD 1 обеспечивает подачу на управляющий электрод положительных импульсов.
Оптимальной формой управляющих сигналов является короткий импульс с крутым фронтом, который обеспечивает четкое отпирание тиристора. Для формирования таких импульсов и их сдвига во времени используются импульсно-фазовые системы управления.
Рисунок 84 – Временные диаграммы входного напряжения U вх,
напряжения управления Uу и тока на нагрузке i н
Управление углом a осуществляют с помощью фазовращающей R 2 C -цепи. Резистором R 1 изменяют напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора. Диод VD 1 обеспечивает подачу на управляющий электрод положительных импульсов.
Оптимальной формой управляющих сигналов является короткий импульс с крутым фронтом, который обеспечивает четкое отпирание тиристора. Для формирования таких импульсов и их сдвига во времени используются импульсно-фазовые системы управления.
Рассмотрим схему однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя с импульсно-фазовым блоком управления (ИФБУ), показанную на рисунке 85.
Мостовой фазовращатель, состоящий из R ф, C 1 и двух вторичных обмоток трансформатора с выводом средней точки, осуществляет сдвиг управляющих импульсов по отношению к анодному напряжению. С его выхода напряжение поступает на вход усилителей – ограничителей на транзисторах VT 1 и VT 2, причем диоды VD 1 и VD 2 срезают отрицательную полуволну этого напряжения. Далее выходные напряжения этих усилителей, имеющих трапециидальную форму, дифференцируются RC -цепочками. При этом получаются двуполярные импульсы малой длительности. Диоды VD 3 и VD 4 делают их однополярными.
| Рисунок 85 – Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель
на тиристорах с импульсно-фазовым блоком управления
| 
Основные характеристики управляемого выпрямителя:
– характеристика управления, которая выражает зависимость выпрямленного напряжения от угла управления (рисунок 86): U н = f (a);
– внешние характеристики, которые определяют зависимость выпрямленного напряжения от выпрямленного тока при фиксированных значениях угла a (рисунок 87).
Трехфазные управляемые выпрямители являются выпрямителями средней и большой мощностей.
| Рисунок 86 – Характеристики
управления управляемого выпрямителя
| | Рисунок 87 – Внешние характеристики
|
Рассмотрим работу таких выпрямителей на примере двух схем (рисунки 88, 89):
– схема трехфазного выпрямителя с нулевым (или нейтральным) выводом;
– схема трехфазного мостового выпрямителя.
Рисунок 88 – Схема трехфазного выпрямителя с нулевым
(или нейтральным) выводом
Выпрямитель обычно работает на активно-индуктивную нагрузку. Длительность работы тиристоров определяется углом управления a, значение которого задается импульсно-фазовым блоком управления (ИФБУ).
Рисунок 89 – Схема трехфазного мостового выпрямителя
Изменение угла a приводит к изменению средних значений выпрямленных напряжения  и тока  . Это видно на временных диаграммах при индуктивной нагрузке L н = 0 (рисунок 90).
При a < p/6 выпрямленный ток i н имеет непрерывный характер и каждый тиристор открыт в течение времени, соответствующего углу 2/3p.
При a > p/6 в выпрямленном токе i н появляются паузы.
Рисунок 90 – Временные диаграммы трехфазного выпрямителя
с нулевым выводом
На рисунке 91 видно, что при L н = 0 среднее значение выпрямленного напряжения равно нулю при a = 1500. Если трехфазный выпрямитель работает на нагрузочное устройство с индуктивным сопротивлением L н = ¥, то напряжение на нагрузочном устройстве становится равным нулю при a = 90°. Характеристики управления при L н ¹ 0 L н ¹ ¥ располагаются между этими двумя предельными характеристиками. Нагрузочный ток i н при L н = ¥ будет сглаживаться и иметь непрерывный характер при a > p / 6.
Рассмотрим схему трехфазного мостового управляемого выпрямителя (см. рисунок 89). В него входят шесть тиристоров. Тиристоры VS 1, VS 2, VS 3 объединены в катодную группу, а тиристоры VS 4, VS 5, VS 6 – в анодную группу. Так же, как и в неуправляемом выпрямителе, здесь одновременно работают два тиристора: один из анодной группы, другой – из катодной. При этом управляющий сигнал, подаваемый на тиристор катодной группы, опережает на 180° сигнал, поступающий на тиристор анодной группы.
Рисунок 91 – Характеристика управления трехфазного выпрямителя
Характеристики управления выглядят так же, как для выпрямителя с нулевым выводом. Отличие лишь в том, что предельным углом управления, при котором  = 0, является угол a = 120°. Внешние характеристики трехфазных управляемых выпрямителей имеют такой же вид, как внешние характеристики неуправляемых выпрямителей.
|
