Provoz třífázového můstkového usměrňovače: princip, schémata, charakteristiky

Uvažovaný usměrňovač (obr. 4.26) se široce používá ve vysoce výkonných zařízeních.

Popište činnost usměrňovače při připojení k aktivní (obr. 4.26, a) a aktivně-indukční (obr. 4.26, b) zátěži. Studovaný usměrňovač je podobný výše uvedenému jednofázovému můstkovému usměrňovači, ale je napájen třífázovým zdrojem napětí, obsahuje 6 tyristorů, je poměrně složitým systémem a v důsledku toho je obtížnější jej analyzovat.

Protože tyristory Th, T2 a T3 jsou spojeny katodami, obvykle se říká, že tvoří katodovou skupinu tyristorů. Tyristory 74, T5 a G6, spojené anodami, tvoří anodovou skupinu.

V jednofázovém můstkovém usměrňovači může každý tyristor vést proud v páru s jedním tyristorem a existují pouze dva takové páry. V třífázovém můstkovém usměrňovači může každý tyristor vést proud v páru s jedním ze dvou tyristorů opačné skupiny. Například tyristor G může vést proud buď v páru s tyristorem G5, nebo v páru s tyristorem G6. Výsledkem je 6 párů tyristorů, které společně vedou proud zátěže.

Hlavní obtíží při analýze usměrňovače je určení, která dvojice tyristorů je v zapnutém stavu nebo v něm může být (tj. může být zapnuta řídicími impulsy). Tyto problémy jsou typické pro všechna elektronická zařízení obsahující nelineární a zejména prvky pracující v klíčovém režimu. Při analýze takových zařízení je velmi užitečné identifikovat jejich charakteristické rysy, které zužují rozsah možných kombinací provozních režimů prvků a zjednodušují stanovení proudů a napětí.

Dovolte nám poukázat na následující vlastnosti uvažovaného schématu.

– Dva tyristory stejné skupiny nelze zapnout (protože jejich vodivý stav by zajistil průtok velmi velkého zpětného proudu jedním z tyristorů působením odpovídajícího síťového napětí, což je u provozuschopného zařízení nemožné).
– Pokud je k dispozici dvojice zapnutých tyristorů, pak je výstupní napětí rovno určitému síťovému napětí a existuje 6 možných možností:

Například když jsou tyristory T5 a T4 zapnuté, uout = = uab, a když jsou tyristory T2 a TXNUMX zapnuté, uout = — uab.

Druhým důsledkem této vlastnosti uvažovaného usměrňovače je, že v případě, kdy všechny tyristory nepřetržitě přijímají řídicí impulsy (a plní tak funkce diod), bude v určitém okamžiku dvojice zařízení, která bude poskytovat nejvyšší hodnotu napětí uout, v zapnutém stavu (jinak by alespoň na jednom tyristoru této dvojice vzniklo významné stejnosměrné napětí).

Pokud tyristory pracují v diodovém režimu (nebo pokud je analyzován neřízený třífázový můstkový usměrňovač, stručně popsaný výše), stačí k identifikaci zařízení zapnutých v daném okamžiku:

Z časových diagramů vyberte jedno ze tří síťových napětí (uab, ubc, ica), které má maximální absolutní hodnotu;
vyberte jednofázový můstek v třífázovém obvodu, napájený zvoleným napětím;
Identifikujte dva přístroje (ze čtyř), které jsou otevírány zvoleným napětím.

Příklad použití algoritmu.

Činnost usměrňovače na aktivní zátěži při nulovém regulačním úhlu. V daném případě plní tyristory funkce diod (a výsledky analýzy jsou použitelné i pro neřízený usměrňovač). Uvažujme časové diagramy (obr. 4.27) charakterizující činnost obvodu. Um označuje hodnotu amplitudy lineárních napětí uab, ubc, ica (obecné označení pro všechna lineární napětí je ul). Osa x je rozdělena na segmenty, z nichž každý je přiřazen číslu, označenému λ.

Přečtěte si více

Prořezávací nůžky: výběr nejlepších prořezávacích nůžek pro stříhání silných stonků a větví

Na napěťově-časovém diagramu ieouth je pro každý segment vyznačeno síťové napětí, které se s ním shoduje, a na proudově-časovém diagramu ieblx je vyznačen proud zapnuté dvojice tyristorů, který se s ním shoduje. Podívejme se na segment s číslem 1. Na tomto segmentu je napětí iebc maximální v modulu.

Pulzační frekvence (frekvence základní pulzační harmonické) výstupního napětí je 6krát větší než frekvence napájecího síťového napětí, což značně usnadňuje jejich filtrování. Uveďme si hlavní vztahy charakterizující daný režim. Průměrná hodnota výstupního napětí Ucp:

kde U je efektivní hodnota síťového napětí.

Regulační charakteristika usměrňovače při provozu na aktivní zátěž

Regulační úhel a pro každý tyristor se měří od okamžiku, kdy je sepnuta odpovídající dioda neřízeného usměrňovače (v podstatě to platí jak pro uvažovaný jednofázový můstkový usměrňovač, tak pro ostatní řízené usměrňovače).
Jak vyplývá z posledního výrazu, když a = 2л/3
Pomocí získaných výrazů graficky znázorníme regulační charakteristiku (obr. 4.28, plná čára).
Provoz usměrňovače na aktivní-indukční zátěži při regulačním úhlu π/3 rad (60 el. stupňů) (obr. 4.29). Při konstrukci časových diagramů se předpokládalo, že indukčnost LH je dostatečně velká a proud zátěže je prakticky konstantní. Regulační charakteristika usměrňovače při provozu na aktivní-indukční zátěži.