Класификация на полупроводникови токоизправители

Устройство, предназначено да преобразува енергията на източник на променлив ток в постоянен ток, се нарича токоизправител. Токоизправителят може да бъде представен под формата на блокова диаграма, показана на фиг. 1.

Нека характеризираме основните елементи на схемата:

а) силов трансформатор служи за съвпадение на входното и изходното напрежение на токоизправителя и електрическото разделяне на отделните токоизправителни вериги (т.е. разделя захранващата мрежа и товарната мрежа);

б) вентилен блок осигурява еднопосочен поток на ток във веригата на натоварване, в резултат на което променливото напрежение се преобразува в пулсиращо напрежение;

v) изглаждащ филтър проектирани да намалят вълните на напрежението в товара до необходимата стойност;

Ж) Волтажен регулатор, използвани за стабилизиране на средната стойност на коригираното напрежение при колебания в захранващото напрежение или при промяна на тока на натоварване.

Ориз. 1 — Блокова схема на токоизправителя

Връзката между параметрите в токоизправителното устройство до голяма степен зависи от токоизправителната верига. Под коригираща верига разберете схемата на свързване на намотките на трансформатора и процедурата за свързване на клапаните към вторичните намотки на трансформатора.

Токоизправителните вериги (токоизправители) се класифицират според следните основни характеристики:

1. По броя на фазите на захранването с променлив ток прави разлика между еднофазни токоизправители и трифазни токоизправители.

2. По метода на свързване на клапани към вторичната намотка на трансформатора — нулеви вериги, използващи нулевата (средната) точка на вторичната намотка на трансформаторните и мостовите вериги, в които нулевата точка е изолирана или вторичните намотки на трансформатора са свързани делта.

Еднофазна мостова токоизправителна верига

Времеви диаграми на напрежения и токове на мостов токоизправител

При положителна полярност на напрежението върху вторичната намотка на трансформатора (полярността е посочена без скоби) в интервала 0 — υ1 (0 — π), токът се осъществява от диоди D1 и D2. Спадът на напрежението върху диодите в интервала на проводимост е близо до нула (идеални клапани), следователно положителна полувълна от напрежението на вторичната намотка на трансформатора се прилага към товара, създавайки напрежение ud = u2 върху него . В интервала υ1 — υ2 (π — 2π) полярността на напреженията u1 и u2 ще се обърне, което ще доведе до отключване на диоди D3 и D4. В този случай напрежението u2 ще бъде свързано към товара със същата полярност, както в предишния интервал. Следователно изходното напрежение ud с чисто резистивен товар на мостовия токоизправител има формата на еднополюсни полувълни на напрежение (ud = u2).

3. Консумация на енергия по натоварване токоизправителите са разделени на ниска мощност (единици kW), средна мощност (десетки kW) и висока мощност (Ppot> 100 kW).

4. Независимо от мощността на токоизправителя, всички вериги са разделени на еднотактови или полуциклични и двутактови (пълно вълнови).

Едноцикъл — това са вериги, в които токът преминава през вторичните намотки на трансформатора веднъж на период (половин период или част от него). Всички нулеви вериги са единични.

Еднофазна пълно вълнова токоизправителна верига с изхода на нулевата точка на трансформатора

Временни диаграми на еднофазен токоизправител с нулев изход с активен товар

Пълно вълново коригиране във веригата се постига чрез изработване на трансформатор с две вторични намотки. Намотките са свързани последователно и имат обща нулева (централна) точка. Свободните краища на вторичните намотки на трансформатора са свързани с анодите на клапаните D1 и D2, а катодите на клапаните, свързани помежду си, образуват положителния полюс на токоизправителя. Отрицателният полюс на токоизправителя е общата (нулева) точка на свързване на вторичните намотки. По този начин трансформаторът служи в тази верига както за съответствие на величината на захранващото напрежение и напрежение в товара, така и за създаване на средна (нулева) точка. Очевидно е, че напреженията в клемите на вторичните намотки на трансформатора u1 и u2 (или EMF e1 и e2) са еднакви по величина и са изместени спрямо нулевата точка с 180 °, т.е. са в антифаза.

Във всеки момент от време този диод провежда ток, потенциалът на анода на който е положителен. Следователно, на интервала 0 — π, диод D1 е отворен и фазовото напрежение на вторичната намотка на трансформатора ud = u2-1 се прилага към съпротивлението на натоварване Rн (Rd). Диод D2 в диапазона 0 — π е затворен, тъй като към него се прилага отрицателно напрежение. В края на интервала напреженията и токовете във веригата са нула.

В следващия работен интервал на π — 2π веригата напреженията на първичната и вторичната намотки променят полярността си до обратната, така че диод D2 ще бъде отворен, а диод D1 затворен. Освен това процесите във веригата за коригиране се повтарят. Кривата на изправеното напрежение ud се състои от еднополюсни полувълни от фазовото напрежение на вторичната намотка на трансформатора. Формата на тока на натоварване с чисто резистивен товар следва формата на напрежението. Диодите D1 и D2 провеждат ток последователно в продължение на половин период.

5. С предварителна уговорка:

а) токоизправители с ниска мощност, като правило, еднофазни, използвани в системите за управление, за захранване на отделни блокове от електронно оборудване, в измервателно оборудване и др .;

б) токоизправители със средна и висока мощност служат като източници на енергия за промишлени инсталации.

6. Схемите за изправяне са разделени на прости и сложни. Простите схеми включват еднофазни и трифазни, нулеви и мостови вериги. В сложни (или сложни вериги) няколко прости вериги са свързани последователно или паралелно.

7. По вида (естеството) на товара. За еднофазни коригиращи вериги е характерно значително пулсиране на коригираното напрежение. За да се намали пулсацията на напрежението върху товара, се използват изглаждащи филтри въз основа на реактивните елементи на дроселите (L) и кондензатори (С). Характерът на входната верига на изглаждащия филтър заедно с натоварването определя вида на товара на токоизправителя. Прави се разлика между работата на токоизправителя за активен товар (R — NG), активно -индуктивен товар (RL — NG), активен товар и капацитивен филтър (RC — NG).

Общо за всички токоизправители е използването им главно с RL — NG. Това се дължи на факта, че токоизправителите с ниска мощност най -често работят с LC — филтър, а токоизправителите с висока мощност — с L — филтър.

7. Чрез контрол прави разлика между неконтролирани и контролирани токоизправители.

Доцент доктор. Коляда Л.И.