Document 4738657
advertisement
Электропитание устройств и систем телекоммуникаций Тема лекции: Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Авторы разработчики: Елфимов В.И., Дурнаков А.А., Устыленко Н.С. Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Формирование компетенций: • Регулируемые выпрямители Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Перечень подтем • • • Анализ работы двухполупериодного управляемого выпрямителя на резистивную нагрузку Анализ работы двухполупериодного тиристорного выпрямителя на нагрузку индуктивного характера Основные особенности регулируемых тиристорных выпрямителей Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Способы регулирования выходного напряжения выпрямительных устройств 1. 2. Регулируемые трансформаторы и автотрансформаторы, включенные в схему выпрямителя. Недостатки: - громоздкость устройств, - малая надежность из-за переключаемых или скользящих контактов. Непрерывные регуляторы с помощью регулировки постоянного напряжения на нагрузке. Недостаток: - большие потери мощности. Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей 3. Регулируемые или управляемые выпрямители, принцип действия которых основан на управлении вентилями выпрямителя. Достоинства: - регулирование выходного напряжения не требует дополнительных регулирующих устройств, - обладает высоким быстродействием, - не вносит потерь мощности. Недостатки: - значительное увеличение амплитуды напряжения пульсаций, - снижение коэффициента мощности. Способы регулирования выходного напряжения Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей i ПР IУ U/RН Iу2 > Iу1 + а) В T RН б) > Iу1 IУ1 0 - А 0 u ПР Схема включения тиристора и его вольтамперная характеристика Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей T1 Tр U 21 ~ U1 U 22 RН U0 UУ 1 СУ UУ UУ 2 T2 Схема двухполупериодного тиристорного выпрямителя с резистивной нагрузкой Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей u2 U 21 б) U 22 2 2 t 3 4 uУ в) UУ 1 t2 u0 UУ 2 t3 t4 UУ 1 t t 5 г) U0 t i0 д) I0 uТ 1 е) UУ 2 t t U ПР U ОБР max Диаграммы работы двухполупериодного тиристорного выпрямителя на резистивную нагрузку Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей U 0 1 2 1 2 1 1 (2) U 0 d t 2 U 2 sin t dt U 2 1 cos 0 0 Выражение называется уравнением регулировочной характеристики выпрямителя U 0 max | 0 1 2 2 ( 2) U 2 0,9 U 2 Постоянная составляющая выходного тока определяется соотношением: I 0 U 0 U 0 max (1 cos ) RН 2 RН Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Средний прямой ток тиристора равен: I ПРср 0,5 I 0 действующее значение тока тиристора и вторичной обмотки трансформатора определяется: 1 2 1 2 I T I 2 i T dt 0,5 I 0 K f 2 где K f - коэффициент формы вентиля. Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Величина обратного максимального напряжения на тиристоре равна: 1 2 U ОБР max 2 (2) U 2 прямое обратное напряжение определяется зависимостью: 1 2 U ПР (2) U 2 sin его максимальная величина достигается при : . 1 2 U ПР max (2) U 2 | 2 2 Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей T1 Tр а) UУ 1 L U 21 RН СУ ~ U1 UУ i0 U 22 UУ 2 T2 Схема двухполупериодного тиристорного выпрямителя с индуктивной нагрузкой Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей u2 б) U 21 U 22 2 2 3 3 4 t uУ в) UУ 1 t2 UУ 2 t3 t4 UУ 1 t 5 UУ 2 t u0 г) U0 t i0 д) I0 t uТ 1 е) I0 t Временные диаграммы работы двухполупериодного тиристорного выпрямителя на индуктивную нагрузку Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей m U 2m 2 U 2m U 0 sin t dt cos U 0 cos 2 где U 0 | 0 0,9 U 2 Величина прямого напряжения на тиристоре определяется соотношением: 1 U ПР 2 (2) 2 U 2 sin максимальное обратное напряжение на тиристоре 1 U ОБР max 2 (2) 2 U 2 Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей U 0 U0 1 0.8 0.6 0.5 0.4 L const RН 0.2 0 30 60 90 120 150 180 Регулировочные характеристики с различным значением постоянной времени Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей T1 Tр UУ 1 U 21 L RН i0 U 22 UУ СУ Д1 UУ 2 T2 Схема двухполупериодного тиристорного выпрямителя с обратным диодом Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей u2 U 21 б) uУ в) U 22 UУ 1 UУ 2 t2 u0 г) U0 2 t 3 t4 2 UУ 1 t 5 3 3 4 t UУ 2 t t iТ 1 д) I0 t iТ 2 е) I0 t iД1 ж) I0 t Временные диаграммы работы двухполупериодного тиристорного выпрямителя с обратным диодом Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Регулировочная характеристика выпрямителя определяется выражением: U U 0 2m 1 cos Из него следует, что U 0 0 при , а не 2 , как было в схеме без обратного диода. Величина максимального обратного напряжения на тиристоре равна: 1 U ОБР max 2 (2) 2 U 2 Значение прямого напряжения на закрытом тиристоре находится 1 по формуле: U ПР (2) 2 U 2 sin Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Средний прямой ток тиристора равен: I Т ПР ср I 0 2 Действующее значение тока через трансформатор находится из соотношения: I 2 ( 2) 1 2 I 0 1 2 Прямой средний ток обратного диода равен: I Д 1 ПР ср I0 значение максимального обратного напряжения на обратном 1 диоде составляет величину: U ОБР max Д 1 (2) 2 U 2 Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Основные особенности регулируемых тиристорных выпрямителей 1. Уменьшение выходного выпрямленного напряжения в регулируемом тиристорном выпрямителе достигается благодаря уменьшению отбора мощности от сети переменного тока и не связано с гашением значительной её части в выпрямителе. 2. При регулировании выпрямитель потребляет не только активную, но и реактивную мощность от сети переменного тока. 3. При изменении угла регулирования α выходное выпрямленное напряжение изменяется от максимума до нуля. 4. Пульсации выпрямленного напряжения возрастают с увеличением угла регулирования α. Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Схемы управления базируются на применении двух способов: 1. Фазовый способ управления. (Изменение фазы управляющих импульсов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров, относительно фазы выпрямляемого переменного напряжения.) 2. Амплитудный способ управления. (Открывание тиристоров происходит лишь при определенной амплитуде выпрямляемого переменного напряжения. Величина амплитуды открывания тиристора зависит от сигнала постоянного тока на его управляющем электроде.) Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Заключение • Регулирование выходного напряжения изменением параметров вентилей не требует дополнительных регулирующих устройств, обладает высоким быстродействием и не вносит потерь мощности. • Недостатками регулируемых выпрямителей являются значительное увеличение амплитуды напряжения пульсаций, снижение коэффициента мощности cos . Эти недостатки проявляются тем сильнее, чем больше пределы регулирования выходного напряжения выпрямителя. • Построение регулируемых тиристорных выпрямителей требует разработки специальных схем управления. Устройство и принцип действия регулируемых тиристорных выпрямителей Список литературы 1. Иванов-Цыганов А.И. ЭПУ РЭС Учебник для вузов, 4-е изд., переработанное и дополненное. М.: Высшая школа, 1991, 272с. 2. Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электротехнические устройства / под ред. А.Я. Шихин. М.: Энергоиздат, 1981, 336с. 3. Источники вторичного электропитания / В.А.Головацкий, Г.Н.Гулякович, Ю.И.Конев и др., 1990, 227с. 4. Электропитание устройств связи: учебник для вузов / А.А.Бокуняев, В.М.Бушуев, А.С.Жерненко и др. Под редакцией Ю.Д.Козляева, 1998, 328с. 5. Источники электропитания электронных средств схемотехники и конструирования. / В.Г.Костиков, Е.М.Парфенов, В.А.Шахнов, 2001, 344с. 6. К.П.Полянин Интегральные стабилизаторы напряжения. 1979, 192с.
