Файл: Electron_SE.pdf

286

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

Òèðèñòîðí³ ôàçî-³ìïóëüñí³ ðåãóëÿòîðè äî íåäàâíüîãî ÷àñó ìàëè äî-

ì³íóþ÷å çàñòîñóâàííÿ ïðè ïîáóäîâ³ ïîòóæíèõ ðåãóëÿòîð³â. Äî ¿õí³õ íå-

äîë³ê³â ñë³ä â³äíåñòè òå, ùî âîíè âíîñÿòü çíà÷í³ âèêðèâëåííÿ ôîðìè

ïóëüñóþ÷î¿ íàïðóãè íà âèõîä³ âåíòèëüíî¿ ñõåìè, à öå âèìàãຠçá³ëüøåííÿ

ãàáàðèò³â ³ ìàñè ô³ëüòðà, îñîáëèâî çà âåëèêîãî ä³àïàçîíó ðåãóëþâàííÿ.

Òàêîæ âèêðèâëÿºòüñÿ ôîðìà ñòðóìó, ùî ñïîæèâàºòüñÿ ç ìåðåæ³, à öå

âèìàãຠóñòàíîâêè âõ³äíèõ ô³ëüòð³â äëÿ çàáåçïå÷åííÿ óìîâ åëåêòðî-

ìàãí³òíî¿ ñóì³ñíîñò³ ç ³íøèìè ñïîæèâà÷àìè ìåðåæ³. Êð³ì òîãî, çàòðèìêà

íà âìèêàííÿ âåíòèë³â âåäå äî òîãî, ùî îñíîâíà ãàðìîí³êà ñïîæèâàíîãî

ç ìåðåæ³ ñòðóìó ìຠçñóâ ôàçè â³äíîñíî íàïðóãè ìåðåæ³. Â ðåçóëüòàò³,

íàâ³òü çà àêòèâíîãî íàâàíòàæåííÿ, îñòàííº ìåðåæåþ ñïðèéìàºòüñÿ ÿê

àêòèâíî-³íäóêòèâí堖 ïîã³ðøóºòüñÿ cos 

j.

Òåïåð çðîçóì³ëî, ÷îìó â îñòàíí³é ÷àñ íàìàãàþòüñÿ ÿêíàéøèðøå çà-

ñòîñîâóâàòè ðåãóëÿòîðè, ïîáóäîâàí³ çà ìåòîäîì Ø²Ð, âèêîðèñòîâóþ÷è

ïðè öüîìó, ÿê ìè âæå çàçíà÷àëè, ñó÷àñí³ âèñîêî÷àñòîòí³ ïîòóæí³ íà-

ï³âïðîâ³äíèêîâ³ ïðèëàäè.

Õî÷à òàê³ ðåãóëÿòîðè âèìàãàþòü ââåäåííÿ â ñõåìó äîäàòêîâèõ ñè-

ëîâèõ âóçë³â, ùî, çðîçóì³ëî, âåäå äî çíèæåííÿ ïåðø çà âñå ê.ê.ä., ïðîòå

ìàñî-ãàáàðèòí³ ïîêàçíèêè, ïîêàçíèêè ÿêîñò³ âèõ³äíî¿ íàïðóãè ³ óìîâè

óçãîäæåííÿ ç ìåðåæåþ æèâëåííÿ ó íèõ çíà÷íî êðàù³.

Íàïðèê³íö³ çàçíà÷èìî – åëåêòðîíí³ ðåãóëÿòîðè, ùî íå ìàþòü ðóõî-

ìèõ ìåõàí³÷íèõ åëåìåíò³â, íàçèâàþòü ñòàòè÷íèìè ðåãóëÿòîðàìè.

9.10.2. Îäíîôàçíèé äâîï³âïåð³îäíèé êåðîâàíèé âèïðÿìëÿ÷

ç íóëüîâèì âèâîäîì

Ðîáîòó ôàçî-³ìïóëüñíî-

ãî  ðåãóëÿòîðà  ïîñò³éíî¿

íàïðóãè  ðîçãëÿíåìî  íà

ïðèêëàä³ îäíîôàçíîãî äâî-

ï³âïåð³îäíîãî  êåðîâàíîãî

âèïðÿìëÿ÷à ç íóëüîâèì âè-

âîäîì,  ñõåìà  ÿêîãî  çîáðà-

æåíà íà ðèñ. 9.37, äå ïîçíà-

÷åíî VS1, VS2 – òèðèñòîðè,

ÑÊ – ñõåìà êåðóâàííÿ, ùî

Ðèñ. 9.37 – Îäíîôàçíèé äâîï³âïåð³îäíèé

êåðîâàíèé âèïðÿìëÿ÷ ç íóëüîâèì âèâîäîì

U

d

+

-

ÑÊ

è

22

è

21

è

1

R

í

VS2

TV

VS1

287

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

çàáåçïå÷óº ïîäà÷ó íà òèðèñòîðè êåðóþ÷èõ ³ìïóëüñ³â ³ç ðåãóëüîâàíîþ

çàòðèìêîþ. Íà ðèñ. 9.38 íàâåäåí³ ÷àñîâ³ ä³àãðàìè ðîáîòè âèïðÿìëÿ÷à.

u

VS1

u

d

U

d

α

è

ê2

è

ê1

α

u

2

ϑ

ϑ

ϑ

ϑ

ϑ

u

22

(è

21

 + è

22

)

u

21

u

22

α

u

21

Ðèñ. 9.38 – ×àñîâ³ ä³àãðàìè ðîáîòè îäíîôàçíîãî äâîï³âïåð³îäíîãî

êåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à ç íóëüîâèì âèâîäîì

Çíà÷åííÿ âèïðÿìëåíî¿ íàïðóãè ïðè êóò³ êåðóâàííÿ, ùî çì³íþºòüñÿ ó

ìåæàõ 0 < 

a

 < 

p

,

ñòàíîâèòü:      

(

)

.

cos

1

2

sin

1

2

2

α

+

π

=

ϑ

ϑ

π

=

∫

π

α

α

U

d

U

U

m

d

(9.101)

ßêùî 

a

 = 0 (íåêåðîâàíèé ðåæèì), òî

.

2

2

çâ³äêè

 ,

2

2

0

2

2

0

π

=

π

=

=

α

d

d

d

U

U

U

U

U

ϳäñòàíîâêà öüîãî âèðàçó äî ôîðìóëè (9.101) äàñòü

.

2

cos

1

0

α

+

=

α

d

d

U

U

                                         (9.102)

288

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

Çâåðí³òü óâàãó íà ôîðìó íàïðóãè íà òèðèñòîð³ u

VS1

. Íà â³äð³çêó ÷àñó,

ùî â³äïîâ³äຠêóòó ðåãóëþâàííÿ 

a

, â³í çàêðèòèé ³ äî íüîãî ïðèêëàäåíà

íàïðóãà è

21

 çà ïîçèòèâíî¿ ï³âõâèë³, àáî è

22

 çà íåãàòèâíî¿. Ï³ñëÿ çàê³í-

÷åííÿ â³äë³êó 

a

 ³ âèäà÷³ â³äïîâ³äíîãî êåðóþ÷îãî ³ìïóëüñó íàïðóãà íà

òèðèñòîð³ çà ïîçèòèâíî¿ ï³âõâèë³ â³äñóòíÿ, áî â³í òóò ïðàöþº ÿê çàìêíå-

íèé êëþ÷, à çà íåãàòèâíî¿ ï³âõâèë³ äîð³âíþº (è

21 

+

è

22

), áî çà ðàõóíîê

òîãî, ùî äðóãèé òèðèñòîð çíàõîäèòüñÿ ó â³äêðèòîìó ñòàí³, äàíèé çàê-

ðèòèé âèÿâëÿºòüñÿ ï³ä³ìêíåíèì äî îáîõ ï³âîáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà

(äèâ. ïï. 9.3).

Ïîä³áí³ êåðîâàí³ âèïðÿìëÿ÷³ áóäóþòü òàêîæ ³ íà îñíîâ³ òðèôàçíèõ

âåíòèëüíèõ ñõåì. Çàêîíè çì³íè ïóëüñóþ÷î¿ íàïðóãè íà âèõîä³, à òàêîæ

ñïåöèô³êà ðîáîòè âåíòèë³â ïðè öüîìó ñêëàäí³ø³.

Çàëåæí³ñòü ñåðåäíüî¿ âè-

ïðÿìëåíî¿ íàïðóãè íà íàâàí-

òàæåíí³ â³ä êóòà êåðóâàííÿ 

a

íàçèâàºòüñÿ ðåãóëþâàëüíîþ

õàðàêòåðèñòèêîþ,  ùî  ìàº

âèãëÿä êîñèíóñî¿äè, çì³ùåíî¿

íà âåëè÷èíó U

d0 

/2. Ðåãóëþ-

âàëüíà õàðàêòåðèñòèêà íàâå-

äåíà íà ðèñ. 9.39. Âîíà íå-

ë³í³éíà, áî ë³í³éíèì çì³íàì

êóòà 

a

 â³äïîâ³äàþòü íåë³í³éí³ çì³íè ïëîù³ ï³ä êðèâîþ ñèíóñî¿äè.

Êåðîâàí³ âèïðÿìëÿ÷³ øèðîêî âèêîðèñòîâóþòüñÿ äëÿ ñòâîðåííÿ ðåãó-

ëüîâàíèõ äæåðåë íàïðóãè ïðè ðåãóëþâàíí³ íàãð³âà÷³â, îñâ³òëþâàëüíèõ

ïðèëàä³â, øâèäêîñò³ îáåðòàííÿ åëåêòðîäâèãóí³â ³ ò.ï.

9.10.3. Ðîáîòà êåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à

íà àêòèâíî-³íäóêòèâíå íàâàíòàæåííÿ

ßê ïðàâèëî, êåðîâàí³ âèïðÿìëÿ÷³ çàñòîñîâóþòü äëÿ æèâëåííÿ ïîòóæ-

íèõ íàâàíòàæåíü, ùî ÷àñòî ìàþòü àêòèâíî-³íäóêòèâíèé õàðàêòåð (³íäóê-

òèâí³ ô³ëüòðè ó ñêëàä³ âèïðÿìëÿ÷³â, åëåêòðè÷í³ ìàøèíè ïîñò³éíîãî ñòðóìó

³ ò.ï.). Çäàòí³ñòü ³íäóêòèâíîñò³ íàêîïè÷óâàòè åëåêòðîìàãí³òíó åíåðã³þ,

ÿê óæå âêàçóâàëîñÿ ó ïï. 9.6.3 òà 9.6.4, âèçíà÷ຠäåÿê³ îñîáëèâîñò³ ðî-

áîòè ïðèñòðî¿â, ó òîìó ÷èñë³ é êåðîâàíèõ âèïðÿìëÿ÷³â.

U

d

U

d0

2

ð/2

ð

á

U

d0

Ðèñ. 9.39 – Ðåãóëþâàëüíà õàðàêòåðèñòèêà

êåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à

289

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

ßêùî íàâàíòàæåííÿ êåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à çà ñõåìîþ, íàâåäåíîþ

íà ðèñ. 9.3.7, ìຠ³íäóêòèâíó (äîñèòü çíà÷íó) ñêëàäîâó, ÿê öå ïîêàçàíî

íà ðèñ. 9.40, òî ïðè ïîçèòèâíîìó ï³âïåð³îä³ íàïðóãè íà âòîðèíí³é îá-

ìîòö³ òðàíñôîðìàòîðà TV ó ìîìåíò ÷àñó, ùî â³äïîâ³äຠêóòó êåðóâàí-

íÿ 

a

, â³äáóâàºòüñÿ âìèêàííÿ òèðèñòîðà VS1. Îäíàê, ï³ñëÿ 

,

π

=

ϑ

 íå

äèâëÿ÷èñü íà òå, ùî íàïðóãà çì³íþº ñâ³é çíàê, òèðèñòîð VS1 íå âèìè-

êàºòüñÿ,  áî  ñòðóì  ó

êîë³ L

í 

- R

í

 - w

2

/

- VS1-

L

í 

ï³äòðèìóºòüñÿ  çà

ðàõóíîê åíåð㳿, íàêî-

ïè÷åíî¿ â L

í

. Ó ðåçóëü-

òàò³  öüîãî  â  âèïðÿì-

ëåí³é íàïðóç³ u

d

 ç’ÿâ-

ëÿþòüñÿ ä³ëÿíêè ç íå-

ãàòèâíîþ ïîëÿðí³ñòþ,

ÿê  ïîêàçàíî  íà  ðèñ.

9.41. ² ëèøå ï³ñëÿ âìè-

êàííÿ òèðèñòîðà VS2 ó

ìîìåíò  ÷àñó,  ùî

â³äïîâ³äຠ

),

(

α

+

π

 äî

VS1  ïðèêëàäàºòüñÿ

çâîðîòíà íàïðóãà (u

21

+ u

22

) ³ â³í çàêðèâàºòüñÿ.

Ðåãóëþâàëüíà õàðàêòåðèñòèêà ïðè öüîìó òàêà:

.

cos

sin

1

0

2

α

=

ϑ

ϑ

∫

π

=

α

+

π

α

α

d

m

d

U

d

U

U

(9.103)

Ç íå¿ âèäíî, ùî ïðè 

2

π

=

α

 ñåðåäíº çíà÷åííÿ íàïðóãè íà íàâàíòà-

æåíí³ U

d 

= 0, áî ïëîù³ ïîçèòèâíî¿ ³ íåãàòèâíî¿ ä³ëÿíîê íàïðóãè u

d

 ïðè

öüîìó îäíàêîâ³.

Çàáåçïå÷èòè ä³àïàçîí ðåãóëþâàííÿ ïðè çì³íàõ êóòà êåðóâàííÿ 

a

 â³ä

0 äî 

p

 (ÿê ³ ïðè ÷èñòî àêòèâíîìó íàâàíòàæåíí³) ìîæíà ââîäÿ÷è â ñõå-

ìó âèïðÿìëÿ÷à òàê çâàíèé íóëüîâèé ä³î䠖 VD0 íà ðèñ. 9.40. Òåïåð, ó

ìîìåíò ÷àñó, ùî â³äïîâ³äຠ

,

π

=

ϑ

 äå íàïðóãà âòîðèííî¿ îáìîòêè òðàíñ-

ôîðìàòîðà çì³íþº ïîëÿðí³ñòü, â³äêðèâàºòüñÿ VD0, òèðèñòîð VS1 çà-

êðèâàºòüñÿ, à ñòðóì ïðîò³êຠïî êîëó L

í 

- R

í

 - VD0 - L

í

.

è

22

è

21

è

1

R

í

VS2

TV

VS1

u

d

(1)

w

2

/

w

2

//

L

í

VD0

(2)

i

d

Ðèñ. 9.40 – Îäíîôàçíèé äâîï³âïåð³îäíèé

êåðîâàíèé âèïðÿìëÿ÷ ç íóëüîâèì âèâîäîì

ïðè àêòèâíî-³íäóêòèâíîìó íàâàíòàæåíí³

290

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

u

d

π

u

2

ϑ

u

21

u

22

α

2

π

ϑ

ϑ

i

d

I

d

VS2

VS1

VS2

ϑ

ϑ

I

d

VD0

VS1

VS2

VD0

VD0

u

VS1

ϑ

α

u

d

i

d

(u

21

+u

22

)

áå

砓

íó

ëü

îâ

îã



ä³î

äó

砓íóë

üîâ

èì

” ä

³î

äîì

(u

21

+u

22

)

Ðèñ. 9.41 – ×àñîâ³ ä³àãðàìè ðîáîòè îäíîôàçíîãî äâîï³âïåð³îäíîãî

êåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à ç íóëüîâèì âèâîäîì

ïðè àêòèâíî-³íäóêòèâíîìó íàâàíòàæåíí³