2.3 керовані випрямлячі.
Ряд напівпровідникових випрямних пристроїв має системи автоматичного регулювання вихідних електричних параметрів (стабілізація напруги і струму, дистанційне і програмне зраді ня вихідних електричних параметрів тощо).
Способи регулювання напруг випрямлячів. Випрямлен- ве напруга випрямляча з некерованими вентилями можна регу- лювати: на стороні постійного струму - за допомогою реостата або по-
ціометра; на стороні змінного струму - шляхом зміни підведеної до випрямляча змінної напруги.
Регулювання за допомогою трансформатора або автотрансформатора з
відводами обмотки. Даний спосіб регулювання напруги є найбільш економічним, так як при регулюванні на всіх щаблях з- що зберігаються найбільш високий коефіцієнт потужності. Принцип дії випрямляча, в якому реалізується даний спосіб, ілюструє рис.2.19.
Рис.2.19. Структурна схема керованого випрямляча, що використовує авто-
трансформатор з відводами обмотки.
Напруга живильної мережі знижується автотрансформатором, на від- водах обмотки якого формується різні за величиною напруги. Замість автотрансформатора може використовуватися трансформатор, забезпе чувати гальванічну розв'язку схеми від мережі живлення. Коммута- тор, керований сигналами схеми управління підключає той чи інший відведення обмотки до входу блоку випрямлення, зібраного на полупроводні- кових діодах. Комутація відводів може здійснюватися або коммута- ційними апаратами механічного типу, або тиристорн переклю- отримувача. Регулювання за допомогою комутаторів механічного типу характеризується низкою принципових недоліків (регулювання не плавне, а ступеневу, інерційність, мала надійність, низький ККД, іскріння). Регулювання за допомогою тиристорних перемикачів сво- бодні від зазначених недоліків і дозволяє здійснювати плавне регу- лювання напруги між ступенями.
У представленому на рис.2.19 випрямлячі реалізується функція ста- зації вихідної напруги. Схема управління виробляє сиг- нали керування тиристорним комутатором в залежності від значення вихідної напруги і фазового кута змінної напруги на вході
блоку випрямлення. Регулювання вихідної напруги може здійсню- ствляться подачею на схему управління додаткового керуючого сигналу (змінюється опору або напруги).
Регулювання за допомогою дроселів насичення. Дроселі насичення ня можуть бути включені послідовно або з первинної обмоткою силового трансформатора, або з вторинної його обмоткою. на ріс.2.20
представлений випрямляч, в якому дросель насичення включений після-
довательно з первинної обмоткою силового трансформатора.
Ріс.2.20. Керований випрямляч з дроселем насичення
Принцип дії випрямляча полягає в тому, що робоча про-
мотка дроселя насичення Др і первинна обмотка силового трансфор-
матора Тр утворюють дільник напруги мережі живлення Uс, причому з- опір обох плечей цього дільника має переважно індук- тивний характер. Напруга первинної обмотки трансформатора Тр і, отже, вихідна напруга випрямляча залежать від величини індуктивного опору дроселя Др, яке може регулюватися за рахунок зміни напруги на керуючої обмотці. Чим більше ве-
личина постійної напруги Uупр, прикладеного до обмотки управле- ня, тим менше опір дроселя і, отже, більше вихід-ве напруга випрямляча.
Регулювання напруги за допомогою керованих вентилів (тірі- сторі) може бути здійснено декількома способами: шляхом зраді ня параметрів вентилів, що входять безпосередньо в випрямляч; з- трансформаційних змін параметрів вентилів, включених в первинну обмотку транс- форматора (фазовий регулювання на стороні змінного струму); зраді ням ширини імпульсів (широтно-імпульсне регулювання на стороні постійного струму).
На рис.2.21. показана структура випрямляча, в якому вихідна напруга регулюється за рахунок зміни параметрів вентилів, входячи- щих безпосередньо в випрямляч.
Рис.2.21. Регульований випрямляч з керованими вентилями.
СТ - Силовий трансформатор;
БВУВ - Блок випрямлення з керованими вентилями;
Ф - Сглаживающий фільтр;
ГІ - Генератор імпульсів;
ФУ - фазосдвигающие устрою.
ГІ виробляє імпульси напруги Uу, які подаються на керуючі електродів тиристорів (в даному випрямлячі використовуються два тиристора, керованих по окремих каналах
напруженнями Uу1 і Uу2).
Керуючі імпульси синхронізуються зі зміною мережевого
напруги Uc і зрушені щодо нульових значень напруги вторинної обмотки U на кут # 945; (# 945; = 0 - π). Змінюючи фазовий кут # 945 ;, на-
приклад, за допомогою потенціометра Rр, можна управляти моментами пе-
рехода вентилів в провідний стан, тобто режимами роботи сило-
виття частини випрямляча. В результаті випрямлена напруга Uв змінюється за формою, а отже, змінюється і величина середньо випрям- ленного напруги (ріс.2.22).
0 # 945; π 2π 3π 4π
Ріс.2.22. Тимчасові діаграми роботи випрямляча на рис.2.21.
Зі збільшенням кута # 945; вихідна напруга зменшується, але при цьому збільшуються пульсації випрямленої напруги і погіршується коефіцієнт потужності випрямляча, що є основним недоліком всіх звичайних керованих випрямлячів.
Принципове виконання основних елементів системи управ-
ня ФУ і ГІ залежать від потужності випрямляча, від глибини діапазону ре-
вання вихідного напруги, від частоти напруги мережі живлення і інших чинників.
Реалізація регульованих випрямлячів з керованими вен- тілямі. Найпростіші схеми регульованих випрямлячів утворюються з відповідних схем, нерегульованих випрямлячів при повній або частковій заміні напівпровідникових випрямних діодів тірісто- рами.
Один з варіантів реалізації керованого випрямляча представ
льон на рис.2.23, а тимчасова діаграма його роботи на Рис.2.24.