LABORATORIUM Z ENERGOELEKTRONIKI

MACIEJ TONDOS

Prostownik sterowany sześciopulsowy - prostownik trójfazowy

mostkowy

Rys.1 Schemat prostownika sterowanego sześciopulsowego mostkowego

Powyższy układ można rozpatrywać jako połączenie szeregowe dwóch prostowników trójpulsowych, utworzonych przez tyrystory o połączonych katodach (T1, T2, T3 - grupa katodowa) i tyrystory o połączonych anodach (T4, T5, T6 - grupa anodowa). Podczas pracy prostownika mostkowego przy przewodzeniu ciągłym w dowolnej chwili znajduje się w stanie przewodzenia zawsze jeden tyrystor grupy katodowej i jeden tyrystor grupy anodowej. Napięcie wyprostowane składa się więc z impulsów, będących wycinkami przebiegów napięć międzyprzewodowych zasilających mostek. Tyrystory grupy katodowej mostka przechodzą w stan przewodzenia przy dodatnich półfalach napięć fazowych zasilania, a tyrystory grupy anodowej - w czasie ujemnych półfal tych napięć. Niezależnie od rodzaju odbiornika co π/3

następuje zmiana konfiguracji obwodu prądu wyprostowanego.

Każdy z tyrystorów przewodzi przez okres równy 120^o. W czasie tego okresu może się zdarzyć, że tyrystor przejdzie w stan blokowania dlatego czasami konieczne jest podanie na tyrystor dwóch impulsów co 60^o. Układ sterowania impulsów bramkowych tyrystorów musi zapewnić jednoczesne załączanie tyrystorów w grupie katodowej i anodowej. Na przykład tyrystor T1 po otrzymaniu impulsu bramkowego w chwili t₁ przejdzie w stan przewodzenia pod warunkiem, że tyrystor T5 otrzyma również w tej samej chwili impuls bramkowy. Tyrystory T1 i T5 przewodzą prąd do chwili t₂, w której napięcie międzyprzewodowe u_AB osiągnie wartość równą zeru. Następnie, w chwili t₂, w której napięcie między przewodowe u_2AB osiągnie wartość równą zeru. Następnie w chwili t₃, w stan przewodzenia przechodzi tyrystor T6, ale pod warunkiem, że do tyrystora T1 fest doprowadzony impuls bramkowy. Tyrystory T6 i T1 przewodzą prąd do chwili t₄, w której zaczyna przewodzenie para tyrystorów T5 i T2.

Fazowanie 3- fazowego mostka prostownikowego.

Fazowaniem nazywamy czynność polegającą na poprawnym skojarzeniu impulsów sterujących generowanych przez sterownik z obwodami bramkowymi tyrystorów. Analiza działania układu mostkowego prowadzi do następujących wniosków dotyczących zasady sterowania tyrystorami:

1. w każdej chwili czasowej muszą przewodzić dwa tyrystory

2. muszą być to tyrystory z rożnych grup (anodowa, katodowa) i rożnych faz (R.S.T)

c) maksymalny okres przewodzenia każdego z tyrystorów wynosi 120°

Rys.3.Poprawne oczko prądowe i jego realizacja układowa

Rys.4. Diagram sygnałów sterujących dla mostka 3-fazowego

Na rys.3 przedstawiono przykładowe oczko prądowe i jego realizację układową. W tym przypadku przewodzący przez 120° tyrystor „1”(grupa katodowa , faza R) przez jedną połowę tego okresu współpracuje z tyrystorem „4” (grupa anodowa, faza S)) , a przez drugą z tyrystorem „6” (grupa anodowa, faza T). Tylko w takim przypadku będą spełnione warunki sformułowane powyżej. Jeżeli ten sposób rozumowania powtórzymy dla wszystkich tyrystorów, to otrzymamy jedyną możliwą sekwencje impulsów sterujących. Przedstawiono ja na rys. 4.

Fazowanie za pomocą dwu gwiazd.

Wbrew pozorom sfazowanie układu mostkowego, czyli dobranie impulsów sterujących zgodnie z jedynie poprawnym diagramem przedstawionym na Rys.4. wykonywane na pełnym mostku jest bardzo trudne. Wymaga bowiem poprawnego wyboru jednocześnie dwu impulsów sterujących do dwu różnych tyrystorów. Dlatego też najpierw dobieramy impulsy sterujące dla tylko jednej grupy (np. jak na rys. 5. grupy katodowej).

Rys.5. Fazowanie grupy katodowej

Rys.6. Przebiegi napięć i impulsów sterujących przy fazowaniu jednej grupy

Dla każdego z tyrystorów wybranej grupy dobieramy impulsy sterujące tak , aby otrzymać przebiegi napięć zgodnie z rys.6. Odpowiada to kątowi opóźnienia zapłonu równemu α = 90°.

Następnie łączymy pełny mostek i dla pozostałych trzech tyrystorów z drugiej grupy dobieramy impulsy w ten sposób, aby otrzymać kształt napięcia wyjściowego jak na rys.7.

Rys.7. Kształt napięcia wyjściowego dla pełnego mostka (α = 90°).

Fazowanie przy pomocy mostka diodowo - tyrystorowego.

Z przyczyn o których wspomniano w poprzednim podrozdziale , aby w pierwszym kroku nie fazować pełnego mostka, trzy tyrystory jednej z grup zastępujemy diodami. Powstaje mostek diodowo tyrystorowy np. jak na rys.8.

Rys.8. Mostek diodowo - tyrystorowy

Dla trzech tyrystorów tego mostka dobieramy impulsy sterujące tak, aby kształt napięcia wyjściowego był taki jak na rys. 9a (α = 90°). Następnie identycznie jak w poprzedniej metodzie łączymy pełny mostek i poszukujemy impulsów sterujących dla trzech pozostałych tyrystorów zapewniających kształt napięcia wyprostowanego jak na rys. 9c.

Rys.9.Przebiegi napięcia wyjściowego dla mostka diodowo-tyrystorowego (a), impulsu

sterującego (b), napięcia wyjściowego dla mostka tyrystorowego.

We wszystkich przypadkach kąt opóźnienia zapłonu α = 90°

---