Prostowniki sterowane

Warunki wyłączania tyrystora: obniżenie pradu przewodzenia, zmiana polaryzacji pradu przewodzenia najlepiej wyłączyć poprzez zmiane polaryzacji w kierunku zaporowym.

Wtym przypadku jest spolaryzowany w kierunku przewodzenia w czasie dodatniej polowki fali napiecia zasilania, jeżeli wiec doprowadzimy impuls bramkowy w zakresie od 0­⁰ do 180⁰ to przejdzie on w stan przewodzenia. Prad odbiornika musi być wiekszy od pradu wylaczenia (prąd podtrzymywania tyrystora). Kat zalaczenia może być regulowany tylko od 0­⁰ do 180⁰ wady tej już nie posiada prostownik sterowany dwupulsowo (mostkowy).

Dodatnia Pol fala napięcia E polaryzuje je w kierunku przewodzenia, parę tyrystorów T2 i T4, a w czasie ujemnej T1, T3. Impulsy bramkowe par tyrystorów SA przesunięte o 180⁰. Dla T2, T4 kąt=α dla T1, T3 kat=α+π

Prostowniki sterowane trójpulsowo

Impulsy bramkowe są przesunięte o 120⁰ Kąt załączania tyrystorów jest katem opóźnienia wysterowania α=U_a – π/6

prad jednokierunkowy przenosi skladowa stala.

Jeśli przewodzi tyrystor T2, to T1 i T3 są polaryzowane wartością wsteczna napięcia. Gdy następuje dodatnia fala napięcia polaryzującego T2, załączamy T1 i jednocześnie musimy zablokować (wyłączyć) T2. Przesuniecie fazowe miedzy napięciem a prądem wynika z tgα odbiornika. α- kat opóźnienia wysterowania tyrystorów; β- kat wyprzedzenia wysterowania tyrystorów; α + β= Zawsze π. Może być równa 0 (ale wtedy mamy do czynienia z prostownikiem niesterowanym) Natomiast β musi być zawsze większy od 0. Po zaniku prądu głównego (spadek poniżej prądu podtrzymania) tyrystor nie jest jeszcze zdolny do blokowania napiec dodatnich. Dopiero po pewnym czasie odzyskuje własności blokujące. Do tego czasu powinien być spolaryzowany zaporowo lub napięcie na nim powinno być równe 0. Komutacja prądu miedzy tyrystorami przebiega dzięki temu że w obwodzie tyrystora rozpoczynającego prace napięcie wymuszające przepływ prądu jest większe niż w tyrystorze kończącym prace.

Prostownik 6-pulsowy

Średnie napięcie wyjściowe równe jest suma napiec dwóch mostków 3-pulsowych.

6-pulsowy traktujemy jako szeregowe polaczenie dwóch prostowników 3-pulsowych. Tyrystory grupy katodowej przewodzą przy dodatnich półfalach napiec fazowych, natomiast grupy anodowej w czasie ujemnych. Co 60⁰ występuje zmiana konfiguracji. Podczas pracy zawsze przewodzi jeden tranzystor z grupy anodowej i 1 z grupy katodowej.

Każdy tyrystor przewodzi przez120⁰

Dioda D0 (rozładowcza) - przejmuje ona przewodzenie gdy napięcie zasilające maleje do 0. Likwiduje ona ujemne nap. wymuszone przez cewkę prądu przewodzenia.

Przebiegi dla prost jednoimpulsowych z obciążeniem.

RL - z diodą zerową

W chwili gdy napięcie zasilania osiągnie wartość 0 dioda zastaje spolaryzowana w kierunku przewodzenia i zwiera obwód obciążenia. W tym czasie przez tyrystor nie płynie prąd.

Układ z diodą zwrotna ma następujące zalety:

- prąd w odwodzie obciążenia ma charakter ciągły napięcie i prąd obciążenia jest mniejszy,

- impuls prądu płynąc przez tyrystor kończy się zawsze niezależnie od parametrów obciążenia.

- zgromadzona w dławiku energia zostaje zamieniona w R na ciepło, jeśli nie było by diody energia ta byłaby oddana do sieci zasilającej

RLE:

Filtry

Zalety filtrów pasywnych: możliwość przenoszenia dużych mocy, prostota konstrukcji.

Filtr dolnoprzepustowy:

Rezystancja zjawisko powodujące nieliniowość rzeczywistych rezystorów: indukcyjność końcówek, indukcyjność wewnętrzna, pojemność miedzy końcówkami, pojemność wewnętrzna.

Charakterystyka czestotliwosciowa:

F₁=1/(2πRC) F₂=1/(2π$\sqrt{}\text{LC}$ )

f<f1

dążenie do zwiększenia f_1, łączymy szeregowo rezystancje(zmniejszamy wypadkową pojemność)

f1<f<f2

dążymy do zwiększenia f₂ dla małych rezystancji łączymy równolegle dla większych rezystancji równolegle.

f >f2

Indukcyjność

Schemat zastępczy:

Ch-ka czestotliwosciowa:

$\ f2 = \frac{1}{2\pi\sqrt{\text{LC}}}$

- zmniejszenie pojemności cewek poprzez podział uzwojeń

Cewki z rdzeniem ferromagnetycznym

cechy: większe wartości indukcyjności, zjawisko nasycenia, zmiany indukcyjność.

Rodzaje: zamknięte (małe wartości prądu), otwarte (duże wartości prądów).

Pojemność

schemat:

ch-ka czestotliwosciowa f=$\frac{1}{2\pi\sqrt{\text{CL}}}$

Indukcyjność wpływa na stałą czasowa.

Podział kondensatorów: elektrolityczne(dla małych Hz do 111hz maja duże wartości pojemności), papierowe, z tworzyw sztucznych, ceramiczne.

Zależność często od dx końcówek:

Parametry kondensatora: pojemność znamion, tg kata stratności, nap znamion, nap probiercze, rezystancja izolacji.

Zasilacze impulsowe

Zwykle diody prostownicze i kondensatory elektrolityczne nie nadają się do prostowników sieciowych. Stosuje się diody schottkiego i specjalne kondensatory. Kluczami z reguły są diody tranzystory bipolarne. Lub polowe typu MOSFET.

Wady; zasilaczy impulsowych: sa źródłem zakłóceń utrudniających ich wykorzystanie, sa bardziej skomplikowane co powoduje zmiejszenie ich wytrzymalosci i trwałości, zmniejszenie stabilizacji nap i mniejsza szybkość reakcji na zmiane obciążenia w porównaniu do stabilizatorow kompensacyjnych.

Zalety: male wymiary, duza sprawność, łatwość transformacji nap zasilającego, mozliwopsc uzyskania izolacji galwanicznej źródłem zasilającym a a obw wejsc i obciążeniem, możliwa praca przy malych nap zasil.

Ze wzgledu na sposob przekazywania energii ze zrodla do obciążenia zasilacze impulsowe dzieliny na :

1.Wspolbiezne –srednie i duze moce, 2.Przeciwbiezne- male i duze moce.

Ze względu na doprowadzenie impulsu sterującego : 1.Obcowzbudne-sygnal sterujacy wytwarza układ generatora wewnetzrnego lub zewnętrznego .2.Samowzbudne- „same dla siebie” sa generatorami.

Konwerter napiecia stalego:

Jeśli proces kluczowania jest bezstratny to sprawność wynosi 100%

- filtr LC nie wnosi strat

Uklad obniżający napiecie:

Kondensator podłączony równolegle jest ładowany okresowo przez rezystor R. Przy włączonym przełączniku S ładunek przepływający z kondensatora do obciążenia RL jest dostarczony z wejścia przez zewnętrzny rezystor Re ograniczający prąd. Wartość średnia napięcia wyjściowego jest proporcjonalna do względnej wartości czasu wlaczenia elementu przełączającego czyli do współczynnika wypelnienia. Impulsy pojawiające się na wyjsciu przelacznika szeregowego sa uśrednione przez filtr dolnoprzepustowy RC.

Rezystor R spelnia dwie funkcje:

1. Ogranicza prad ladowania

2. Stanowi czesc filtru RC (dolnoprzepustowy).

Czas wlaczenia elementu przełączającego jest staly.

Układ przekazywania energii z rezystancji obwodu ładowania jest zastępowany przez układy indukcyjne z uwagi na duże straty w rezystancji i bardzo duży kondensator gromadzący.

W układzie PRZEKAZYWANIA ENERGII Z REZYSTANCJA OBWODU LADOWANIA role przelacznika spelnia tranzystor. Kondensator C dolaczony rownolegle do wyjscia jest ladowany okresowo przez dławik L ograniczajacy prad. W czasie wylaczenia tranzystora dławik ogranicza prad do wartości odpowiadającej dla zabezpieczenia tranzystora. Gdy tranzystor przewodzi pojemność C laduje się przez dławik w którym gromadzi się energia magnetyczna. Gdy tranzystor zostaje zatkany zmienia się biegunowość napiecia na dławiku a zgromadzona w nim energia jest doprowadzona do obciążenia poprzez diode usprawniajaca D .W czasie tym prad na dławiku maleje.Dla wyjscia indukcyjność L tworzy razem z kondensatorem C filtr dolnoprzepustowy , układ całkujący. Jednoczesnie dławik jest elementem ograniczającym prad , Dzieki czemu jest możliwe gromadzenie i odzyskanie energii. Dioda usprawniajaca przewodzi prad tylko przy zamknietym tranzystorze .Energia zgromadzona w dławiku w czasie wlaczenia może powrocic do wyjscia. W układzie bez diody napiecie pojawiające się na indukcyjności może go uszkodzic.

POJEMNOSCIOWY UKLAD PRZEKAZYWANIA ENERGII

- Po wlaczeniu przelacznika Sa laduja się kondensatory C1 i C2 poprzez diody i kondensatory te tworza dzielnik napiecia .Po wylaczeniu przelacznika S1 wlacza się przelacznik Sb a kondensator C rozladowuje się poprzez elementy Sb i Dz . Nastepnie caly proces zaczyna się od nowa. Ponieważ nap. Wejściowe dzieli się miedzy kondensator to nap. Wyjściowe jest nizsze od napiecia wejściowego. Uklad ten ma mala sprawność gdyz energia zgromadzona na C1 jest tracona na Sb i Dz.

Układy podwyższające napięcie stałe

Po włączeniu S prąd na indukcyjności narasta liniowo od najmniejszej do największej wartości. Dioda zapobiega rozładowaniu kondensatora gromadzącego C w czasie wyłączenia przełącznika. W czasie włączania przełącznika kondensator gromadzący pokrywa zapotrzebowanie energii obciążenia. Po wyłączeniu przełącznika indukcyjność przekazuje swoją energię do obciążenia. Indukowane w dławiku napięcie dodaje się do napięcia wej. Napięcie wyj. reguluje się poprzez zmianę okresu wyłączenia.

Układ zmiany biegunowości:

Tranzystor włącza napięcie. Dioda nie przewodzi. Prąd na L narasta liniowo. Po wyłączeniu zanika prąd cewki i pole magnetyczne w indukcyjności wytwarza na zaciskach cewki napięcie indukowane o przeciwnej biegunowości. Przy pomocy tej energii ładuje się C przez diodę D. Przy wyłączeniu wyłącznika energia jest gromadzona w indukcyjności działającej jako dławik gromadzący. Natomiast przy wyłączeniu przełącznika napięcie na indukcyjności jest odwrócone i gromadzona energia przekazywana jest do kondensatora wyjściowego.

Układy regulacji dostarczający sygnał sterujący o modelowanej szerokości impulsu.

Falowniki - urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym jest zasilane, na prąd przemienny o regulowanej częstotliwości wyjściowej.

Ogólna zasada działania polega na dołączaniu i odłączaniu do źródła prądu napięcia stałego:

a) układ z trafo wejściowym

Układ ten posiada dwa przełączniki zamykane na przemian. W rdzeniu trafo powstaje zmienny strumień magnetyczny, dzięki temu na uzwojeniu wtórnym powstaje napięcie o przebiegu zbliżonym do prostokątnego.

Falownik prądu - mostkowy

Na wejściu umieszczony jest dławik o dużej impedancji, dzięki czemu prąd pobierany z prostownika ma stałą wartość. Tranzystory T1 i T3 są załączane na przemian z T2 i T4. Podczas gdy przewodzą tranzystory T1 i T3 kondensator Cr zostaje naładowany tak jak na schemacie. Kiedy załączamy T2 i T4 dodatnie napięcie z kondensatora pojawia się na katodzie T1 oraz ujemne na T3. W skutek tej natychmiastowej zmiany napięcia przewodzenia na ujemne tyrystory T1 i T3 zostają niemal natychmiastowo wyłączone. Analogicznie dzieje się dla pary przewodzących tyrystorów. Czasami aby ograniczyć skoki prądów w chwilach przełączania, stosuje się dodatkowe indukcyjności L_k włączane szeregowo z tyrystorami lub w gałęzi poprzecznej mostka. Okazuje się, że duża indukcyjność Ld po włączeniu zasilania powoduje powolne narastanie prądu, natomiast na kondensatorze Cr napięcie jest zbyt małe aby komutacja przebiegała prawidłowo. Samoczynny rozruch jest niemożliwy, dlatego stosuje się tutaj układ rozruchowy.

Przy rozruchu włączane są na przemian T5 i T3 oraz T2 i T6, pozostałe dwa zostają wyłączone. Na kondensatorze rozruchowym występuje napięcie odpowiednio duże, które umożliwia prawidłową komutację drugiej pary tyrystorów. Kiedy napięcie i prąd wzrosną do normalnych wartości wtedy następuje zmiana pary T4 i T6 na parę T1 i T4. Tyrystory T5 i T6 zostają wyłączone jak i kondensator Cs podczas dłuższej pracy.