Силовая часть однофазного управляемого выпрямителя

Принципиальная схема силовой части

 

Силовая схема однофазного управляемого выпрямителя приведена на рисунке 2.1 Схема содержит четыре оптотиристора (VU 1… VU 4) и понижающий трансформатор Т. Параллельно тиристорам включены демпфирующие RC -цепи (снабберы), которые уменьшают перенапряжения, появляющиеся на тиристорах. Диаграммы работы схемы приведены на рисунке 2.2.

 

Рисунок 2.1 - Однофазный УВ на оптотиристорах

 

Отметим особенности данной схемы. В каждый полупериод питающего напряжения во включенном (проводящем) состоянии находятся одновременно два последовательно соединенных вентиля. Для того, чтобы включить эти вентили (т.е. перевести их в проводящее состояние) необходимо на них одновременно подавать управляющие сигналы.

Для определения напряжения на вентиле отступим от принятой идеализации идеального вентиля и примем, что вентили в обратном включении и в закрытом состоянии при прямом включении обладают не бесконечно большим, а конечным сопротивлением R _в>> R _н одинаковым у всех вентилей.

 

Рисунок 2.2 - Диаграммы работы УВ

 

На интервале wt=0¸a напряжения на закрытых вентилях VU 1 и VU 4 положительны и равны половине напряжения вторичной обмотки трансформатора. На интервале wt=a¸p вентили открыты и напряжение на них равно нулю. В отрицательный полупериод к вентилям VU 1 и VU 4 прикладывается отрицательное напряжение равное половине U 2 (на интервале от wt = p до wt = p + a) и в момент открывания вентилей VU 3 и VU 2 (wt = p + a) скачком увеличивается до величины U ₂.

Приведем основные расчетные соотношения для токов и напряжений данной схемы.

Среднее значение выпрямленного напряжения U_{d a} определим интегрированием кривой напряжения U _н

 

.

 

Значение U_d при a=0

 

.

 

Обычно U_da выражают в относительных единицах через U _d0

 

.

 

Полученное выражение определяет зависимость среднего значения выпрямленного напряжения в функции угла регулирования a и называется регулировочной характеристикой УВ.

Как следует из него, изменяя a в пределах от 0 до p можно плавно менять величину выпрямленного напряжения от максимального значения U _d0 до нуля.

Максимальные значения напряжений в схеме на закрытых транзисторах (прямое и обратное) соответственно равны

 

.

 

Максимальное значение тока вентилей

 

 

Действующее (Iв) и среднее (Iв. ср) значения токов вентилей:

 

;

 

где К_ф - коэффициент формы кривой тока вентиля.

Коэффициент формы Кф определяется соотношением

 

 

При a=0, К_ф=p/4.

Действующие значения токов первичной, вторичной обмотки трансформатора

 

 

Полные мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора в мостовой схеме выпрямителя равны между собой и равны типовой мощности трансформатора.

 

 

где .