Общие сведения. Исследование управляемых выпрямителей и тиристорных регуляторов

Исследование управляемых выпрямителей и тиристорных регуляторов

Триодные тиристоры, обычно называемые просто тиристорами (рис. 17.1), имеют четыре слоя p-n-p-n, один из которых соединен с внешним управляющим электродом (УЭ). Это позволяет приводить цепь катод (К)/анод (А) тиристора в открытое состояние напряжением управления, подаваемым между управляющим электродом и катодом. Будучи открытым, тиристор сохраняет проводящее состояние, даже когда напряжение на управляющем электроде выключается. Цепь катод-анод возвращается к запертому состоянию, когда анодный ток уменьшается ниже минимальной величины (тока удержания I_УД). Для восстановления запирающих свойств тиристора необходима некоторая небольшая пауза между прекращением тока и последующим появлением на тиристоре положительного напряжения. В обратном направлении (от катода к аноду) тиристор, как и обычный диод, тока не проводит. Тиристоры используются для регулирования среднего значения выпрямленного напряжения (тока) и для регулирования действующего значения переменного напряжения (тока).

Принцип действия управляемого однополупериодного выпрямителя поясняется на рис. 17.2. Цепь, состоящая из тиристора и нагрузки, соединённых последовательно, питается от источника синусоидального напряжения.

Рис.17.2

На отрезке времени от wt =0 до wt= a несмотря на положительное напряжение на аноде тиристора (u _A), он остаётся закрытым, так как нет напряжения на управляющем электроде. В момент времени wt= a на управляющий электрод тиристора подаётся управляющий импульс от системы импульсно-фазового управления (СИФУ) и тиристор открывается. Он остаётся открытым и после исчезновения напряжения управления в течение отрезка времени q, т.е. до перехода приложенного к тиристору напряжения через ноль. Отрицательную полуволну тока тиристор не пропускает, и процесс повторяется на следующей положительной полуволне приложенного напряжения. Регулируя угол управления a, можно изменять время включённого состояния тиристора и, следовательно, среднее значение выпрямленного напряжения.

На практике используются двухполупериодные и многофазные управляемые выпрямители на тиристорах, собранные по нулевым или мостовым схемам. Однако и с помощью одного тиристора возможно регулирование напряжения, создаваемого неуправляемым двухполупериодным выпрямителем (рис. 17.3). В этой схеме на нагрузку, соединённую последовательно с тиристором, подаётся пульсирующее напряжение от двухполупериодного выпрямителя. Тиристор открывается импульсом управляющего напряжения от СИФУ, а закрывается при снижении тока в нагрузке до значения ниже тока удержания. Однако, в этой схеме не при всех параметрах цепи удаётся обеспечить восстановление запирающих свойств тиристора на маленьком отрезке времени между выключением тиристора и очередным появлением на нём положительного напряжения. Тогда он оказывается постоянно открытым и регулирование напряжения становится невозможным.

Рис.17.3

Для регулирования переменного напряжения последовательно с нагрузкой соединяются два встречно-параллельно включённых тиристора, либо один тиристор включается в диагональ выпрямительного моста на диодах, а нагрузка – со стороны переменного напряжения (рис. 17.4). В этом случае через сопротивление нагрузки протекает знакопеременный ток и напряжение на нагрузке пропорционально току. Действующие значения тока и напряжения на нагрузке зависят от угла управления a.

Рис. 17.4

Важной характеристикой тиристорных регуляторов является зависимость выходного напряжения от угла управления, т.е. регулировочная характеристика.

В данной работе используется миниблок «Фазовое управление тиристора», в котором смонтирован тиристор вместе с системой импульсно-фазового управления (СИФУ). Миниблок имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод. Последний нужен лишь для наблюдения управляющих импульсов с помощью осциллографа.

Дата добавления: 2015-06-04