Фазоуправляемый преобразователь преобразует энергию переменного тока в постоянный (коммутируемая линия). Другими словами, он используется при преобразовании переменного тока с фиксированной частотой и постоянного напряжения в выходное переменное напряжение постоянного тока. Выражается как
-
Фиксированный вход — напряжение, частота и мощность переменного тока
-
Переменный выход — выход постоянного напряжения
Фиксированный вход — напряжение, частота и мощность переменного тока
Переменный выход — выход постоянного напряжения
Входное напряжение переменного тока, которое поступает в преобразователь, обычно имеет фиксированное среднеквадратическое значение (среднеквадратичное значение) и фиксированную частоту. Включение тиристоров с фазовым управлением в преобразователь обеспечивает получение переменного выходного напряжения постоянного тока. Это стало возможным благодаря изменению фазового угла, при котором запускаются тиристоры. В результате получается пульсирующий сигнал тока нагрузки.
Во время полупериода входного питания тиристор находится в прямом смещении и включается посредством применения достаточного импульса затвора (триггер). Ток начинает течь после включения тиристора, то есть в точке ωt = α до точки ωt = β. В тот момент, когда ток нагрузки падает до нуля, тиристор отключается в результате коммутации линии (естественной).
Есть много силовых преобразователей, которые используют естественную коммутацию. К ним относятся —
- Преобразователи переменного тока в постоянный
- Преобразователи переменного тока в переменный
- Регуляторы переменного напряжения
- Cycloconverters
Вышеупомянутые преобразователи энергии будут объяснены в следующих главах этого руководства.
2- Импульсный преобразователь
Двухфазный импульсный преобразователь, также известный как генератор модуляции ширины импульса уровня 2 (PWM), используется для генерации импульсов для преобразователей с широтно-импульсной модуляцией, которые основаны на несущей. Это достигается с помощью топологии второго уровня. Этот блок управляет переключающими устройствами для целей управления, такими как IGBT и FET, которые существуют в трех типах преобразователей, а именно:
- 1 рука (однофазный полумост)
- 2 руки (однофазный полный мост)
- 3 руки (трехфазный мост)
Опорный входной сигнал в 2-импульсном преобразователе сравнивается с несущей. Если опорный входной сигнал больше несущей, импульс равен 1 для верхнего устройства и 0 для нижнего устройства.
Для управления устройством с однофазным полным мостом (2 плеча) необходимо применять униполярную или биполярную широтно-импульсную модуляцию. В униполярной модуляции каждое из двух плеч контролируется независимо. Второй опорный входной сигнал генерируется внутри за счет перехода в начальной точки отсчета на 180 °
Когда применяется биполярный ШИМ, состояние нижнего переключающего устройства во втором однофазном полномостовом мосту аналогично верхнему переключателю в первом однофазном полномостовом устройстве. Использование униполярной модуляции приводит к плавным колебаниям переменного тока, в то время как биполярная модуляция приводит к меньшему изменению напряжения.
3-импульсный преобразователь
Рассмотрим трехфазный 3-импульсный преобразователь, в котором каждый из тиристоров находится в режиме проводимости в течение третьего цикла питания. Самое раннее время, когда тиристор запускается в проводимость, составляет 30 ° относительно фазового напряжения.
Его работа объясняется использованием трех тиристоров и трех диодов. Когда тиристоры T1, T2 и T3 заменены диодами D1, D2 и D3, проводимость начнется под углом 30 ° относительно фазовых напряжений u an , u bn и u cn соответственно. Следовательно, угол срабатывания α первоначально измеряется при 30 ° по отношению к соответствующему ему фазному напряжению.
Ток может течь только в одном направлении через тиристор, что аналогично режиму работы инвертора, когда мощность течет со стороны постоянного тока на сторону переменного тока. Кроме того, напряжение в тиристорах контролируется путем управления углом зажигания. Это достигается при α = 0 (возможно в выпрямителе). Таким образом, 3-импульсный преобразователь действует как инвертор и выпрямитель.
6-импульсный преобразователь
На рисунке ниже показан шестиимпульсный мостовой управляемый преобразователь, подключенный к трехфазному источнику. В этом преобразователе число импульсов вдвое больше, чем фаз, то есть р = 2 м . Используя одну и ту же конфигурацию преобразователя, можно объединить два моста из шести импульсов, чтобы получить преобразователь из двенадцати или более импульсов.
Когда коммутация недоступна, два диода будут работать в любое конкретное время. Кроме того, чтобы получить падение напряжения на нагрузке, два диода должны быть расположены на противоположных опорах моста. Например, диоды 3 и 6 не могут быть включены одновременно. Следовательно, падение напряжения на нагрузке постоянного тока представляет собой комбинацию линейного напряжения VL от трехфазного источника.
Важно отметить, что чем больше количество импульсов, тем больше коэффициент использования преобразователя. Кроме того, чем меньше количество импульсов, тем меньше использование преобразователя.