6.6 Ппн на тиристорах

Применяется когда необходимо преобразовать большие мощности (кВт) или высокие напряжения.

Функциональная схема ППН на тиристорах:

ЗГ – задающий генератор вырабатывает импульсы прямоугольной формы.

ФИ – формирователь импульсов, преобразует импульсы прямоугольной формы в пилообразные остроконечные импульсы небольшой длительности.

Инв – инвертор на тиристорах.

При подаче на управляемые электроды тиристоров этих импульсов происходит работа тиристоров, как ключей и напряжение постоянного тока U_аб преобразовывается в импульсы прямоугольной формы U_вых.

ПЗУ – пускозащитное устройство.

Рассмотрим тиристор и его характеристики

В обратном направлении ВАХ тиристора как у вентиля. В прямом направлении сопротивление в начале очень велико, пока напряжение не достигнет величины U_перек после чего сопротивление тиристора становится очень малым (как у обычного вентиля). Если ток управления увеличится, то напряжение переключения уменьшается. При большом токе управления характеристика тиристора превращается в ВАХ обычного вентиля.

Для того чтобы тиристор был закрыт надо уменьшить ток, что обычно достигается включением напряжения в обратном направлении.

Схема инвертора

ФИ имеет 2 выхода каждый для своего тиристора, на выходе импульсы небольшой длительности со сдвигом . При запуске инвертора на обмотку II реле защиты РЗ подаётся одиночный импульс (Пуск) и РЗ притянет свой якорь при этом замкнуты фронтовые контакты РЗ в цепи питания инвертора и напряжение U_аб подаётся на тиристоры.

Тиристоры будут закрыты т.к. напряжение переключает их больше чем U_аб когда I_у = 0. Одновременно начинает работать ЗГ и ФИ и образуются импульсы управления.

Предположим, что первый импульс поступает на электрод Т₁, амплитуда импульса такова, что тиристор переходит в открытое состояние, тогда от АБ протекает ток. При этом на выходе импульсы одной полярности. При протекании тока по обмотке W₁ (в сердечнике создаётся магнитный поток), который вызовет напряжение в обмотке W₂.

Рассмотрим, какая полярность напряжения будет на обмотках W₁ и W₂ и какая будет амплитуда.

На крайних зажимах СТ напряжение равно сумме напряжение на обмотку W₁ и W₂ и равно 2U_аб.

Это напряжение прикладывается к конденсатору С и он заряжается до величины 2U_аб.

Обозначим полярности конденсатора 2U_аб.

Затем приходит импульс U_фи2 на управляющие электроды тиристора Т₂, и тиристор Т₂ откроется. Конденсатор С начинает разряжаться, причём ток разряда I_с направлен в прямом направлении через Т₂ и обратном через Т₁, т.к. через Т₁ в прямом направлении ток протекает под действием U_аб, а в обратном под действием 2U_аб, следовательно, Т₁ закроется.

Ток протекает через действующие U_аб, W₂ и Т₂ и выходе образуется импульс противоположной полярности, одновременно изменяется полярность на всех обмотках трансформатора. Конденсатору С прикладывается 2U_аб противоположной полярности, и он перезаряжается. Следующий импульс управления приходит на Т₁ и он откроется. Конденсатор начинает разряжаться, причём ток разряда через Т₁ протекает в прямом направлении, а через Т₂ в обратном и Т₂ закроется.

Напряжение U_вых кроме питательного напряжения подаётся на выпрямительный мост В₁ – В₄ и с выхода с моста выпрямляется напряжение, поданное на обмотку I РЗ, под действием этого напряжения протекает ток, и якорь РЗ будет оставаться всё время притянут пока работает инвертор. Если работа инвертора прекратится, то РЗ якорь свой отпустит, будет разорвана цепь U_аб (снято напряжение с инвертора).

Этим будет предотвращен выход из строя тиристора или трансформатора, т.к. через них протекает установившийся постоянный ток, для которого сопротивление тиристора и трансформатора очень мало.