Класификация на полупроводникови изправители

Устройство, предназначено да преобразува енергията на източник на променлив ток в непроменен ток, се нарича токоизправител. Токоизправителят може да бъде представен във формата на структурната схема, показана на фиг. 1.

Нека характеризираме основните елементи на схемата:

а) силовият трансформатор служи да съответства на входното и изходното напрежение на токоизправителя и електронното разделяне на отделните вериги на токоизправителя (т.е. разделя мрежата за захранване и товарната мрежа);

б) клапанният блок осигурява едностранно протичане на тока в товарната верига, което води до преобразуване на променливото напрежение в пулсиращо;

в) филтърът за изглаждане е предназначен да намали пулсацията на напрежението на товара до желаната стойност;

г) стабилизатор на напрежението, който служи за стабилизиране на средната стойност на ректифицираното напрежение, когато мрежовото напрежение се колебае или когато тока на товара се промени.

Фиг. 1 - Блокова диаграма на токоизправителя

Връзката между параметрите в токоизправителното устройство зависи почти изцяло от веригата за ректификация. Под схемата за поправка се разбира схемата на свързване на трансформаторните намотки и реда на свързване на вентилите към вторичните намотки на трансформатора.

Усилващите вериги (токоизправители) са систематизирани в съответствие със следните основни характеристики:

1. Броят на фазите на източника на променлив ток различава между еднофазни токоизправители и трифазни токоизправители.

2. По метода на свързване на клапана към вторичната намотка на трансформатора - нула верига, с въвеждането на точката на нула (в средата) на трансформатора вторичната намотка и схема мост, в който се изолира нулевата точка или вторични намотки на трансформатора са свързани делта.

Еднофазен мостов токоизправител

Времеви диаграми на напрежения и токове на мостовия токоизправител

Когато положителна полярност на напрежението на вторичната намотка на трансформатора (полярност посочено без скоби) в интервала 0 - υ1 (0 - π), настоящите проведени диоди D1 и D2. на напрежението в интервал diodikah на проводимост в близост до нула (перфектни клапани), тъй като натоварването се прилага положителен полувълнов напрежение на трансформаторни вторични намотки, създаване на него напрежение UD = u2. В интервала υ1 - υ2 (π - 2π) ще се промени полярността на напрежения U1 и U2 на гърба, което води до разфиксиращо диоди D3 и D4. Същевременно напрежението u2 ще бъде свързано към товара със същата полярност, както в предишния интервал. Както следва, изходното напрежение ud с чисто активно натоварване на мостовия токоизправител има формата на еднополярно полувълново напрежение (ud = u2).

3. Съгласно консумацията на енергия, токоизправителите са разделени на ниска мощност (kW единици), средна мощност (10 kW) и висока мощност (Рот > 100 kW).

4. Независимо от силата на токоизправителя, всички схеми са разделени на едноциклични или полувълнови и двуциклични (с пълна вълна).

Единичните цикли са схеми, в които токът преминава през вторичните намотки на трансформатора веднъж за период (половин цикъл или част от него). Всички нулеви схеми са с един цикъл.

Времеви диаграми на еднофазен токоизправител с нулев изход с активен товар

Пълната вълна поправка в схемата се постига чрез извършване на трансформатор с 2 вторични намотки. Намотките са свързани на свой ред и имат обща нула (средна) точка. Свободните краища на вторичните намотки на трансформатора са свързани с анодите на клапаните D1 и D2, а катодите на вентилите, свързани помежду си, образуват положителен полюс на токоизправителя. Отрицателният полюс на токоизправителя е общата (нула) точка на свързване на вторичните намотки. По този начин трансформаторът служи в тази схема както за съответствието на стойността на захранващото напрежение и напрежението върху товара, така и за създаване на средна (нулева) точка. Разбира се, напреженията в клемите на вторичните намотки на трансформатора u1 и u2 (или EMF e1 и e2) са сходни по магнитуд и изместени от нулевата точка с 180 °, т.е. са в антифаза.

Във всеки момент от времето, диодът провежда текущата, анодният потенциал е положителен. Следователно, в интервала 0 - π, диодът D1 е отворен и фазовото напрежение на вторичната намотка на трансформатора ud = u2-1 се прилага към устойчивостта на натоварване Rn (Rd). Диодът D2 в интервала 0 - π е затворен, защото на него се прилага отрицателно напрежение. В края на интервала напреженията и токовете в схемата са нулеви.

В следващия интервал на работа на веригата π - 2π, напреженията на първичната и вторичната намотка променят полярността си към обратната, защото диодът D2 ще бъде отворен и диодът D1 - затворен. Освен това процесите в схемата за поправка се повтарят. Кривата на ректифицираното напрежение ud се състои от еднополюсни половинки от фазовото напрежение на вторичната намотка на трансформатора. Формата на товарния ток за чисто активно натоварване повтаря формата на напрежението. Диодите D1 и D2 провеждат тока последователно по време на половин цикъл.

5. По функция:

а) токоизправители с малка мощност, обикновено еднофазни, се използват в системи за управление, за захранване на отделни единици от електрическо оборудване, в измервателна апаратура и др .;

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

6. Схемите за изправяне са разделени на обикновени и сложни. Обичайните схеми включват еднофазни и трифазни, нулеви и мостови схеми. При сложни (или композитни схеми) няколко конвенционални вериги са свързани последователно или успоредно.

7. По природа (натоварване) на товара. За еднофазови схеми за коригиране са характерни значителни пулсации на ректифицираното напрежение. За да намалите пулсацията на напрежението върху товара, използвайте изглаждащи филтри, извършени въз основа на реактивните части на дроселите (L) и кондензаторите (С). Естеството на входната верига на изглаждащия филтър заедно с товара определя типа на натоварването на токоизправител. Разграничение между действието на токоизправителя за активно натоварване (R-NG), активно индуктивно натоварване (RL-NG), активен товар и капацитивен филтър (RC-NG).

Общото за всички токоизправители е тяхното приложение в по-голяма степен с RL-NG. Това се обяснява с факта, че токоизправителите с ниска мощност работят в повечето случаи като LC-филтър и масивни токоизправители - с L-филтър.

7. Методът на контрол прави разлика между неконтролирани и контролирани токоизправители.

Ph.D. Колида LI