Симисторный реверсивный регулируемый трехфазный нулевой выпрямитель

Предлагаемая полезная модель относится к регулируемым полупроводниковым преобразователям для питания электродвигателя постоянного тока и может быть использована для плавного и реверсивного регулирования скорости электродвигателя.
Известен трехфазный полупроводниковый выпрямитель, содержащий три полупроводниковых управляемых коммутатора, в качестве которых использованы три диода. Первые выходы трех полупроводниковых управляемых коммутаторов, то есть катоды трех диодов, объединены и подключены к первому входу нагрузки. Вторые выходы трех полупроводниковых управляемых коммутаторов, то есть аноды трех диодов, подключены соответственно к фазам А, В, С переменного тока. Второй вход нагрузки подключен к нулю питающего переменного напряжения (Руденко B.C., Чиженко И.М., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники / B.C. Руденко, И.М. Чиженко, В.И. Сенько - М: Высшая школа, 1980. - С. 49, рис. 3.1г)
Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регулирования скорости вращения электродвигателя и трудности обеспечения реверса, так как необходимо наличие двух выпрямителей или дополнительного переключающего реверсивного устройства.
Наиболее близким к предлагаемой модели по технической сущности и достигнутому результату (прототипом), обеспечивающим плавное регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока, является трехфазный нулевой тиристорный выпрямитель, содержащий три полупроводниковых управляемых коммутатора, в качестве которых использованы три тиристора. Первые выходы коммутаторов, то есть катоды тиристоров, объединены и подключены к первому входу нагрузки. Вторые выходы коммутаторов, то есть аноды тиристоров, подключены к фазам А, В, С переменного тока соответственно. Второй вход нагрузки подключен к нулю питающего переменного напряжения (Руденко B.C., Чиженко И.М., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники / B.C. Руденко, И.М. Чиженко, В.И. Сенько. - М.: Высшая школа, 1980. - С. 121, рис. 5.15д).
Основными недостатками описанного трехфазного тиристорного выпрямителя является отсутствие возможности обеспечения реверса вследствие одностороннего выпрямления напряжения, поэтому для обеспечения реверса необходим комплект из двух выпрямителей, при соответствующем увеличении габаритов, снижении надежности и повышении стоимости.
Предлагаемой полезной моделью решается задача обеспечения реверса от одного выпрямителя при небольших габаритах, высокой надежности и экономичности.
Для решения поставленной задачи в симисторном реверсивном регулируемом трехфазном нулевом выпрямителе, содержащем три полупроводниковых управляемых коммутатора, причем первые выходы полупроводниковых управляемых коммутаторов объединены и подключены к первому входу нагрузки, второй вход которой подключен к нулю питающего переменного напряжения, вторые выходы полупроводниковых управляемых коммутаторов подключены к фазам А, В, С переменного тока соответственно, согласно полезной модели в качестве полупроводниковых управляемых коммутаторов использованы симисторы.
Вследствие способности симистора пропускать ток в обоих направлениях при подаче управляющего импульса используется разнополярное включение симисторов, которое позволяет получить на одном комплекте выпрямителя прямую и обратную полярности выпрямленного напряжения, кроме того, использование симисторов, в свою очередь, позволяет плавно регулировать величину выпрямленного напряжения, уменьшает габариты, увеличивает надежность и уменьшает стоимость устройства.
Предлагаемая модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана силовая схема симисторного реверсивного регулируемого трехфазного нулевого выпрямителя; на фиг. 2 показана тактовая диаграмма работы симисторного реверсивного регулируемого трехфазного нулевого выпрямителя в направлении вперед; на фиг. 3 - тактовая диаграмма работы симисторного реверсивного регулируемого трехфазного нулевого выпрямителя в направлении назад.
Кроме того, на чертеже дополнительно изображено следующее:
- VS1, VS2, VS3 - симисторы 1, 2, 3 соответственно;
- A, B, C - фазы переменного тока;
- t1- t5 - моменты времени подачи управляющего сигнала на симисторы;
- Ud - выпрямленное напряжение;
- α - угол открытия симисторов;
- Rн - нагрузка;
- 0 - ноль питающего переменного напряжения;
- сплошные и дискретные линии со стрелками - направления движения тока в прямом и обратном направлениях соответственно.
Симисторный реверсивный регулируемый трехфазный нулевой выпрямитель содержит три полупроводниковых управляемых коммутатора, соединенных по трехфазной схеме, подсоединенных к нагрузке, вход которой подключен к нулю питающего переменного напряжения.
В качестве полупроводниковых коммутаторов использованы три симистора 1 (VS1), 2 (VS2), 3 (VS3), имеющие двунаправленный пропуск тока по соответствующему управляющему сигналу.
Первые выходы симисторов 1 (VS1), 2 (VS2) и 3 (VS3) объединены и подключены к первому входу 4 нагрузки 5 (Rн). Второй выход симистора 1 (VS1) подсоединен к фазе A переменного тока, второй выход симистора 2 (VS2) подсоединен к фазе В переменного тока, второй выход симистора 3 (VS3) подсоединен к фазе С переменного тока. Второй вход 6 нагрузки 5 (Rн) подключен к нулю питающего переменного напряжения.
Работа симисторного реверсивного регулируемого трехфазного нулевого выпрямителя в направлении вперед поясняется фигурой 2 и происходит нижеследующим образом.
1
2
3
4
При подаче управляющего сигнала в момент времени t открывается симистор (VS1), ток фазы А протекает в прямом направлении, обозначенном сплошной стрелкой, и поступает на нагрузку 5. В момент времени t подается управляющий сигнал на симистор 2 (VS2), он открывается, и ток фазы В поступает на нагрузку 5 в том же направлении, а симистор 1 (VS1) закрывается. В момент времени t подается сигнал на симистор 3 (VS3), он открывается, ток фазы С поступает на нагрузку 5, симистор 2 (VS2) закрывается. В момент t снова открывается симистор 1 (VS1), процесс повторяется.
При реверсе работа симисторного реверсивного регулируемого трехфазного нулевого выпрямителя поясняется фигурой 3 и происходит нижеследующим образом.
1
2
3
4
4
1
При подаче управляющего сигнала в момент времени t открывается симистор 2 (VS2), на нагрузку 5 поступает ток фазы В. После подачи управляющего сигнала в момент времени t на симистор 3 (VS3), он открывается, закрывается симистор 2 (VS2), на нагрузку 5 поступает ток фазы С в обратном направлении. В момент времени t подается сигнал, и открывается симистор 1 (VS1), а симистор 3 (VS3) закрывается. На нагрузку 5 поступает ток фазы А в обратном направлении. В момент времени t подается управляющий сигнал, и открывается симистор 2 (VS2), симистор 1 (VS1) закрывается, на нагрузку 5 поступает ток фазы В в обратном направлении. Момент времени t соответствует моменту t, процесс повторяется циклически.
Чтобы изменить величину напряжения, которое поступает на нагрузку, изменяется угол - α открытия симисторов (фигура 4).
Таким образом, на основании изложенного можно сделать вывод о том, что предложенное устройство выдает выпрямленное напряжение прямой и обратной полярностей вследствие способности симисторов пропускать ток в обоих направлениях, и вследствие этого имеет преимущества по сравнению с известными, при этом используется вышеприведенный порядок включения симисторов, который позволяет получить на одном комплекте выпрямителя прямую и обратную полярности выпрямленного напряжения, что, в свою очередь, уменьшает габариты, увеличивает надежность и уменьшает стоимость устройства.