Image168 (4)

■ Podstawy

Energoelektronika od podstaw

Przekształtniki energoelektroniczne - prostowniki

cześć 2

/godnie z zapowiedzią w poprzednim odcinku, w artykule tym zajmiemy się przekształtnikami energoelektronicznymi. Jak już wspomniano, współczesne procesy technologiczne często wymagają „uelastycznienia'' (przekształcenia) sztywnej energii dostarczanej z sieci energetycznej czy też dostarczanej z generatorów lub źródeł napięcia stałego.

Owo uelastycznienie polega na możliwości płynnej regulacji podstawowych parametrów tej energii tj. napięcia, liczby faz, kształtu przebiegu i częstotliwości. Możliwe jest to dzięki przekształtnikom energii elektrycznej, których podstawowe rodzaje i zasady działania przedstawimy w poniższym artykule.

Do rodziny przekształtników należą między innymi bezpośrednie przemienniki częs totliwości, zwane też cyklokonwertorami. falowniki i układy prostownikowe. Ponieważ zakres wiedzy dotyczący każdego z powyżej wymienionych rodzajów przekształtników jest bardzo szeroki, podzielimy go na kilka części. W dzisiejszej części zajmiemy się prostownikami energoelektronicznymi.

Prostowniki, jak powszechnie wiadomo, służą do zamiany energii elektrycznej prądu przemiennego na energię prądu stałego. Każdy przekształtnik energoelektroniczny składa się z tzw. zaworów, czyli kluczy ener-goelektronicznych, którymi mogą być znane nam i poprzedniego artykułu takie przyrządy energoelektroniczne jak tyrystory, tranzystory bądź diody. Klucze te sterowane są za pomocą specjalnych układów sterujących.

Układy niesterowalne jednokierunkowe

Wśród układów prostownikowych wyróżnia się układy niesterowalne jednokierunkowe. Są to układy, których kluczami (zaworami) są diody energoelektroniczne. Najprostszy z nich jest powszechnie znanym układem jed-nopulsowym, którego schemat i podstawowe przebiegi pokazano na rysunku 1. Nikomu nie trzeba tłumaczyć zasady działania takiego układu. Warto tylko przypomnieć, że w ustalonym stanie pracy prąd uzwojenia wtórnego jest prądem impulsowym i jednocześnie jest to prąd obciążenia. Prąd ten zawiera dwie składowe: tj. składową stałą I2 oraz przemienną i:. Wadą tego układu jest silne odkształcenie prądu strony pierwotnej, który podobnie

jak prąd strony wtórnej, zawiera dwie składowe składową obciążenia i składową biegu jałowego.

Drugą istotną wadą tego układu jest występowanie składowej stałej w prądzie wtórnym (na rys. 1 oznaczona na żółto jako 12). Wada ta jest negatywną cechą nie tylko tego układu, ale także wszystkich innych układów jednokierunkowych Można ją łatwo wyeliminować w układach trójfazowych, łącząc uzwojenie pierwotne transformatora zasilającego w układ połączeń zwany zygzakiem

Układy p-pulsowe jednokierunkowe

Oprócz układów prostownikowych jednopul sowych wyróżnia się układy p-pulsowe jednokierunkowe. W takich układach każda z faz uzwojenia pracuje samodzielnie przez czas 271/p (p - liczba pulsów prostownika), a napięcie wyprostowane U jest pulsujące. Napięcie to jest złożone z wierzchołków sinusoid napięć fazowych wtórnych. Powstawanie napięcia wyprostowanego w niesterowalnym, jednokierunkowym, p-pulsowym prostowniku obciążonym rezystancyjnie przedstawia rysunek 2.

Układy niesterowalne mostkowe

Kolejną odmianą prostowników mesterowal-nych są układy niesterowalne mostkowe. Słowo niesterowalne oznacza, że nadal zaworami w tych prostownikach są diody mocy, jednak ich budowa jest zdecydowanie różna od powyżej opisanych. Otóż układ mostkowy składa się z szeregowo połączonych grup komutacyjnych. Każda grupa (jedną stanowią diody zielone, a drugą diody niebieskie na

Rys. 1 Prostownik jednopulsowy obciążony rezystancyjnie:    schemat

układu, przebiegi napięć i prądów strony pierwotnej i wtórnej.

Rys. 2 Niosterowalny p - pulsowy układ jednokierunkowy przy obciążeniu rezystancyjnym: schemat zastępczy oraz przebiegi napięć i prądów układu.

56 Lipiec 2006 Elektronika dla Wszystkich