Тиристорный регулятор напряжения с коммутацией путем подключения заряженной емкости

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5. Временная диаграмма и принципиальная электрическая схема тиристорного регулятора напряжения

Представим схему, в которой коммутация источника к нагрузке осуществляется путем замыкания и размыкания ключа. Длительность замкнутого состояния назовем t_З, длительность разомкнутого состояния t_Р. Примем что процесс периодический. На нагрузку будет подаваться импульсное напряжение формы, показанной на рисунке

Из этого следует, что среднее значение напряжения на нагрузке можно вычислить по формуле:

где U_d - среднее значение напряжения на нагрузке;

T - период переключения ключа;

f - частота переключения;

q - скважность.

В формуле используется такое понятие как скважность. Скважность – это отношение полного периода переключения к длительности замкнутого состояния q=T/t_З. За счет изменения величины скважности изменяется выходное напряжение данной схемы. Регулирование за счет изменения ширины импульса называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

В схеме данного варианта (рис. 5) способ ШИМ реализован следующей системой. Сигнал пилообразной формы, поступающий от генератора пилообразного напряжения (ГПН), сравнивается на компараторе с эталонным сигналом U_ОП и сигналом датчика выходного напряжения U_Н в цепи обратной связи. В зависимости от соотношения величин этих сигналов изменяется длительность управляющих сигналов формирователя импульсов (ФИ), согласующим СУ с ключом. В данной схеме принудительная коммутация (выключение) основного силового тиристора VS осуществляется подключением к тиристору VS заряженного конденсатора Ск. Предполагая активно-индуктивный характер нагрузки, в цепь схемы введен диод VD для протекания тока, обусловленного энергией, накопленной в индуктивной составляющей нагрузки на интервале выключенного состояния тиристора VS. Подключение конденсатора Ск к основному тиристору осуществляется вспомогательным тиристором VS_k. Управление регулятором производится подачей отпирающих импульсов тока с выхода ФИ на управляющие электроды тиристоров.

Тиристорные регуляторы напряжения с амплитуднофазовым управлением

Врегуляторе, схема которого показана на рис. 6, использованы два тринистора, открывающиеся один в положительный, а другой - в отрицательный полупериоды сетевого напряжения. Действующее напряжение на нагрузке R_н регулируют переменным резистором R3.

Puc. 6

Регулятор работает следующим образом. В начале положительного полупериода (плюс на верхнем по схеме проводе) тринисторы закрыты. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор. С1 заряжается через резисторы R2 и R3. Увеличение напряжения на конденсаторе отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов R2, R3 и емкости конденсатора С1. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога открывания тринистора Д1. Когда тринистор откроется, через нагрузку Rн потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого тринистора и Rн. Тринистор Д1 остается открытым до конца полупериода. Подбором резистора R1 устанавливают желаемые пределы регулирования. При указанных на схеме номиналах резисторов и конденсаторов напряжение на нагрузке можно изменять в пределах 40- 220 В.

В течение отрицательного полупериода аналогично работает тринистор Д4. Однако, конденсатор С2, частично заряженный в течение положительного полупериода (через резисторы R4 и R5 и диод Д6), должен перезаряжаться, а значит и время задержки включения тринистора должно быть большим. Чем дольше был закрыт тринистор Д1 в течение положительного полупериода, тем большее напряжение будет на конденсаторе С2 к началу отрицательного и тем дольше будет закрыт тринистор Д4.