Klasyfikacja prostowników półprzewodnikowych

Urządzenie przeznaczone do przekształcania energii źródła prądu przemiennego w prąd stały nazywa się prostownikiem. Prostownik można przedstawić w postaci schematu blokowego pokazanego na ryc. 1.

Scharakteryzujmy główne elementy schematu:

a) transformator mocy służy do dopasowania napięcia wejściowego i wyjściowego prostownika oraz separacji elektrycznej poszczególnych obwodów prostownika (tj. oddziela sieć zasilającą od sieci odbiorczej);

b) blok zaworowy zapewnia jednokierunkowy przepływ prądu w obwodzie obciążenia, w wyniku czego napięcie przemienne jest zamieniane na pulsujące;

v) filtr wygładzający przeznaczony do redukcji tętnień napięcia w obciążeniu do wymaganej wartości;

G) Regulator napięcia, służący do stabilizacji średniej wartości napięcia wyprostowanego przy wahaniach napięcia zasilania lub przy zmianie prądu obciążenia.

Ryż. 1 — Schemat blokowy prostownika

Zależność między parametrami w prostowniku zależy w dużej mierze od obwodu prostownika.Pod obwód prostownika zrozumieć schemat połączeń uzwojeń transformatora i procedurę podłączania zaworów do uzwojeń wtórnych transformatora.

Obwody prostownika (prostowniki) są klasyfikowane zgodnie z następującymi głównymi cechami:

1. Według liczby faz zasilania prądem przemiennym rozróżnia prostowniki jednofazowe i prostowniki trójfazowe.

2. Metodą podłączenia zaworów do uzwojenia wtórnego transformatora - obwody zerowe wykorzystujące punkt zerowy (środkowy) uzwojenia wtórnego transformatora i obwody mostkowe, w których punkt zerowy jest izolowany lub uzwojenia wtórne transformatora są trójkątne połączony.

Jednofazowy obwód prostownika mostkowego

Diagramy czasowe napięć i prądów prostownika mostkowego

Przy dodatniej polaryzacji napięcia na uzwojeniu wtórnym transformatora (biegunowość podano bez nawiasów) w przedziale 0 — υ1 (0 — π) prąd przewodzą diody D1 i D2. Spadek napięcia na diodach w przedziale przewodzenia jest bliski zeru (zawory idealne), dlatego do obciążenia przykładana jest dodatnia półfala napięcia na uzwojeniu wtórnym transformatora, tworząc na nim napięcie ud = u2. W przedziale υ1 — υ2 (π — 2π) nastąpi odwrócenie biegunowości napięć u1 i u2, co spowoduje odblokowanie diod D3 i D4. W takim przypadku napięcie u2 zostanie podłączone do obciążenia z taką samą polaryzacją jak w poprzednim przedziale. Dlatego napięcie wyjściowe ud przy czysto rezystancyjnym obciążeniu mostka prostowniczego ma postać jednobiegunowych półfal napięcia (ud = u2).

3.Pobór mocy przez prostowniki obciążeniowe dzieli się na małą moc (jednostki kW), średnią moc (dziesiątki kW) i dużą moc (Ppot > 100 kW).

4. Niezależnie od mocy prostownika wszystkie obwody są podzielone na jednocyklowe lub półcyklowe i dwucyklowe (pełnookresowe).

Jednocyklowe — są to obwody, w których prąd przepływa przez uzwojenia wtórne transformatora raz na okres (pół okresu lub jego część). Wszystkie obwody zerowe są pojedyncze.

Jednofazowy obwód prostownika pełnookresowego z wyjściem punktu zerowego transformatora

Diagramy czasowe jednofazowego prostownika o zerowym wyjściu z aktywnym obciążeniem

Pełnookresowe prostowanie w obwodzie uzyskuje się przez wykonanie transformatora z dwoma uzwojeniami wtórnymi. Uzwojenia są połączone szeregowo i mają wspólny punkt zerowy (środek). Swobodne końce uzwojeń wtórnych transformatora są połączone z anodami zaworów D1 i D2, a połączone ze sobą katody zaworów tworzą biegun dodatni prostownika. Biegun ujemny prostownika jest wspólnym (neutralnym) punktem połączenia uzwojeń wtórnych. Tak więc transformator służy w tym obwodzie zarówno do dopasowania wielkości napięcia zasilania i napięcia w obciążeniu, jak i do stworzenia punktu środkowego (zerowego). Oczywiste jest, że napięcia na zaciskach uzwojeń wtórnych transformatora u1 i u2 (lub EMF e1 i e2) mają taką samą wielkość i są przesunięte względem punktu zerowego o 180 °, tj. są w przeciwfazie

W dowolnym momencie dioda ta przewodzi prąd, którego potencjał anodowy jest dodatni.Dlatego w przedziale 0 — π dioda D1 jest rozwarta, a napięcie fazowe uzwojenia wtórnego transformatora ud = u2-1 jest przykładane do rezystancji obciążenia Rn (Rd). Dioda D2 w zakresie 0 — π jest zwarta, ponieważ przyłożone jest do niej napięcie ujemne. Na końcu tego przedziału napięcia i prądy w obwodzie wynoszą zero.

W następnym przedziale pracy obwodu π — 2π napięcia uzwojenia pierwotnego i wtórnego zamieniają się biegunami, tak że dioda D2 będzie rozwarta, a dioda D1 zwarta. Ponadto procesy w łańcuchu korekcji są iteracyjne. Na wyprostowaną krzywą napięcia ud składają się jednobiegunowe półfale napięcia fazowego uzwojenia wtórnego transformatora. Kształt prądu obciążenia przy czysto rezystancyjnym obciążeniu podąża za kształtem napięcia. Diody D1 i D2 przewodzą prąd szeregowo przez połowę okresu.

5. Po wcześniejszym uzgodnieniu:

a) prostowniki małej mocy, z reguły jednofazowe, stosowane w układach sterowania, do zasilania poszczególnych bloków sprzętu elektronicznego, w aparaturze pomiarowej itp.;

b) prostowniki średniej i dużej mocy służą jako źródła zasilania instalacji przemysłowych.

6. Schematy prostowania są podzielone na proste i złożone. Proste obwody obejmują obwody jednofazowe i trójfazowe, neutralne i mostkowe. W złożonych (lub złożonych obwodach) kilka prostych obwodów jest połączonych szeregowo lub równolegle.

7. Według rodzaju (charakteru) ładunku. Obwody prostownika jednofazowego charakteryzują się znacznymi pulsacjami napięcia wyprostowanego. W celu zmniejszenia tętnień napięcia na obciążeniu stosuje się filtry wygładzające oparte na elementach biernych dławików (L) i kondensatory (C). Charakter obwodu wejściowego filtra wygładzającego wraz z obciążeniem określa rodzaj obciążenia prostownika. Rozróżnia się pracę prostownika przy obciążeniu czynnym (R — NG), obciążeniu czynno-indukcyjnym (RL — NG), obciążeniu czynnym i filtrze pojemnościowym (RC — NG).

Wspólne dla wszystkich prostowników jest ich zastosowanie głównie z RL — NG. Wynika to z faktu, że prostowniki małej mocy najczęściej pracują z filtrem LC, a prostowniki dużej mocy z filtrem L.

7. Poprzez sterowanie rozróżnij prostowniki niesterowane i sterowane.

doktorat Kolyada LI