Выпрямители широко используются в схемах питания различных радиоэлектронных устройств. С помощью выпрямителей возможно преобразование постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения, что позволяет создать схемы питания с различными напряжениями при наличии одного источника энергии.
В большинстве случаев применения выпрямителей приходится решать задачу управления средним значением выпрямленного напряжения на нагрузке RH. Это обусловливается необходимостью стабилизации напряжения на нагрузке при изменении напряжения питающей сети или тока нагрузки, а также регулирования напряжения на нагрузке для обеспечения требуемого режима ее работы (например, при управлении скоростью двигателей постоянного тока).
Для создания реверсивной схемы однофазного управляемого выпрямителя используем две группы управляемых вентилей, собранных по мостовой схеме выпрямления. Схема выпрямителя представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Схема однофазного управляемого выпрямителя.
Управление вентилями мостов двухкомплектных реверсивных преобразователей может быть раздельное или совместное. При раздельном управлении управляющие импульсы подаются на вентили только того моста, который в данный момент находится в работе и обеспечивает нужное направление тока в цепи нагрузки. Вентили другого моста при этом заперты.
При совместном управлении на вентили обоих мостов управляющие импульсы подаются одновременно, независимо от направления тока в нагрузке. Следовательно, при таком управлении один из мостов работает в выпрямительном режиме, а другой — подготовлен к инверторному режиму. В свою очередь совместное управление может быть согласованным и несогласованным.
При согласованном управлении управляющие импульсы подаются на вентили обоих мостов так, чтобы средние значения выпрямленного напряжения у последних были равны между собой. При несогласованном управлении необходимо, чтобы среднее выпрямленное напряжение моста, работающего в инверторном режиме (инверторная группа вентилей), превышало напряжение моста, работающего в выпрямительном режиме (выпрямительная группа вентилей).
Работа реверсивных схем с совместным управлением характеризуется наличием уравнительного тока в замкнутом контуре, образованном вентилями группы и обмотками трансформатора, который появляется из-за неравенства мгновенных значений напряжений групп во все моменты времени. Для ограничения последнего в схемы вводят уравнительные дроссели.
Преимущества совместного согласованного управления — простота, готовность перехода из одного режима в другой, однозначность статических характеристик, отсутствие режима прерывистых токов даже при малых нагрузках. Однако при таком управлении в схеме протекают большие уравнительные токи.
Схемы с несогласованным управлением имеют меньшие габариты сглаживающих дросселей, чем при согласованном управлении. Однако при таком управлении снижается диапазон допустимых углов регулирования, что приводит к недоиспользованию трансформатора и к снижению коэффициента мощности.
Вышеперечисленных недостатков лишена схема преобразователя с раздельным управлением. Такой способ управления полностью ликвидирует уравнительные токи, так как в этом случае подача управляющих импульсов производится только на работающую группу вентилей. Следовательно, отсутствует необходимость в уравнительных дросселях и полностью используется габаритная мощность трансформатора, так как выпрямительную группу можно открывать с нулевым значением угла регулирования.
Рассмотрим работу однофазного мостового выпрямителя на активную нагрузку. В состав выпрямителя входят тиристоры.
Включение тиристора, происходит при выполнении двух условий:
а) напряжение между анодом и катодом тиристора должно быть положительным;
б) на управляющий электрод тиристора должен поступить управляющий импульс. Тиристор выключается при уменьшении тока через него до нуля.
Временная диаграмма работы и регулировочные характеристики мостовой схемы представлены на рисунках 1.2 и 1.3 соответственно.
