Исследование управляемого тиристорного преобразователя

Дано

Исследовать два вида нагрузки:

1. Активная нагрузка

2. Активно — индуктивная нагрузка Третий управляющий импульс пропущен по причине сбоя в работе системы импульсно-фазового управления (СИФУ).

1. Изобразить

1. заданную схему тиристорного преобразователя (ТП)

2. диаграммы напряжения преобразователя и тока нагрузки для пяти управляющих импульсов (с учетом пропуска)

Выполнение

Тиристорный преобразователь сочетает в себе три функции. Во-первых это трансформатор, где происходит разделение и преобразование электроэнергии первичного напряжения в электроэнергию вторичного напряжения. Во-вторых это выпрямитель, в котором происходит преобразование переменного вторичного напряжения в постоянный (пульсирующий) ток. И в третьих величину этого выпрямленного напряжения можно регулировать. Схема такого преобразователя показана на Рис. 1

Данная схема состоит из силовой части, которая включает в себя трансформатор Тр₁, со средним выводом на вторичной обмотке, два тиристора S₁ и S₂ и нагрузки Zн, а также из системы импульсно — фазового управления (СИФУ), которая управляет работой силовой части.

Силовая и управляющая части преобразователя обычно запитываются от двух разных трансформаторов, для исключения влияния коммутирующих токов силовой части на управляющую схему.

Рассмотрим работу импульсно-фазового управления. Устройство запитывается через диодный мостик М₁. В исходном состоянии транзисторы Т₁ и Т₂ закрыты. Напряжение, снимаемое с обмотки 1−1 трансформатора Тр2, подаётся на базы транзисторов Т₁ и Т₂. Причем, если на базу транзистора Т₁ приходит положительная полуволна, то на базу транзистора Т₂ в это же время приходит отрицательная полуволна. Через период р на базу транзистора Т₁ приходит отрицательная полуволна, а на базу транзистора Т₂ — положительная. Резистором R регулируется угол открытия транзисторов. При подаче отрицательной полуволны на базу транзистора Т₁, этот транзистор открывается через время, заданное резистором R (в нашем случае это угол в 100 градусов). Положительный импульс через конденсатор С₁ подается на управляющий электрод тиристора S₁ — тиристор открывается и в нагрузку через него идет ток. При уменьшении тока через тиристор до нуля, тиристор закрывается. Аналогично происходит работа транзистора Т₂ и управление тиристором S₂.

Если в базе транзисторов Т₁ и Т₂ заменить диоды D₁ и D₂ на стабилитроны, то этот преобразователь будет выдавать стабильное напряжение.

Рассмотрим работу преобразователя на активную нагрузку.

На диаграмме (Рис. 1а и Рис. 1b) построены диаграммы напряжений на вторичных полуобмотках трансформатора Тр 1

На диаграмме (Рис. 1с) изображены управляющие импульсы, поступающие с СИФУ. Третий импульс согласно заданию, пропущен.

На диаграмме (Рис. 1d) построены диаграммы токов и напряжений на нагрузке. До поступления управляющего импульса с СИФУ ток в нагрузке Iн равен нулю. Управляющие импульсы на тиристоры поступают с запаздыванием на 100 градусов от начала синусоиды и до поступления управляющего импульса тиристор закрыт. При поступлении управляющего импульса на тиристор S₁, тиристор открывается и на нагрузку подается напряжение и течет ток. Так как у нас нагрузка активная, то форма диаграммы тока повторяет форму напряжения. В момент пропуска третьего импульса, напряжения и тока на нагрузке нет, так как тиристор в момент пропуска управляющего импульса не открывается.

На диаграмме (Рис. 1е) построена диаграмма напряжений на тиристоре S₁. На первой полуволне, до поступления управляющего импульса, напряжение на тиристоре растёт. В момент поступления управляющего импульса тиристор открывается, и напряжение на нём падает до нуля. В момент перехода напряжения через ноль, тиристор закрывается и на второй полуволне к тиристору прикладывается обратное напряжение. В третий полупериод в отсутствии управляющего импульса тиристор не открывается и к нему прикладывается полное напряжение как в прямом так и в обратном направлениях.

На диаграмме (Рис. 1f) показана диаграмма напряжений на тиристоре S₂. Эта диаграмма для второй полуобмотки (Рис. 1b). Она полностью аналогична рассмотренной диаграмме для тиристора S₁, только смещена по оси щt на 180⁰ и здесь нет пропусков управляющих импульсов.

Теперь рассмотрим диаграмму токов и напряжений на активно-индуктивной нагрузке. (Рис. 3)

напряжение тиристорный преобразователь фазовый При большой (бесконечной) индуктивности ток в нагрузке (и напряжение) есть постоянно. Тиристор открывается управляющими импульсами, а закрывается при отсутствии тока. Так как индуктивность бесконечная, то ток есть всегда, а значит тиристор не будет закрываться, т. е. тиристоры не будут управляться, они будут работать в режиме диодов. Диаграмма напряжений и токов в этом случае изображена на Рис. 1d.