РЕВЕРСИВНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МОСТОВОЙ ОДНОФАЗНЫЙ СИМИСТОРНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к регулируемым полупроводниковым преобразователям электродвигателя постоянного тока и может быть использована для плавного и реверсивного регулирования скорости электродвигателя.
Известен однофазный полупроводниковый мостовой выпрямитель, содержащий четыре полупроводниковых коммутатора, в качестве которых использованы четыре диода. Первые выходы первого и второго полупроводниковых коммутаторов, то есть катоды первого и второго диодов объединены и подключены к первому входу нагрузки. Вторые входы первого и второго полупроводниковых коммутаторов, то есть аноды первого и второго диодов, подключены к первым выходам третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов, то есть к катодам третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов, и подсоединены к питающей сети переменного напряжения. Вторые выходы третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов, то есть аноды третьего и четвертого диодов, объединены и подключены ко второму входу нагрузки (Руденко И.М., Чиженко В.И., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники / B.C. Руденко, И.М. Чиженко, В.И. Сенько. - М.: Высшая школа, 1980 - С. 49, рис. 3.1в).
Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регулирования скорости вращения электродвигателя и трудности обеспечения реверса, так как необходимо наличие двух выпрямителей или дополнительное переключающее реверсивное устройство.
Наиболее близким к предлагаемой модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипу), обеспечивающим плавное регулирование скорости вращения электродвигателя постоянного тока, является однофазный тиристорный выпрямитель, в качестве которых использованы четыре тиристора. Первые выходы первого и второго полупроводниковых коммутаторов, то есть катоды первого и второго тиристоров, объединены и подключены к первому входу нагрузки. Вторые выходы первого и второго полупроводниковых коммутаторов, то есть аноды первого и второго тиристоров, подключены, соответственно, к первым выходам третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов, то есть к катодам третьего и четвертого тиристоров, подсоединенных, соответственно, к питающей сети переменного тока. Вторые выходы третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов, то есть аноды третьего и четвертого тиристоров, объединены и подключены ко второму входу нагрузки (Руденко И.М., Чиженко В.И., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники / B.C. Руденко, И.М. Чиженко, В.И. Сенько. - М.: Высшая школа, 1980 - С. 121, рис. 5.15г.).
Основным недостатком описанного однофазного тиристорного выпрямителя является отсутствие обеспечения реверса вследствие одностороннего выпрямления напряжения, для чего необходим комплект из двух выпрямителей при соответствующем увеличении габаритов, высокой надежности и низкой стоимости, в связи с этим увеличивается стоимость, увеличение габаритов, снижение надежности и повышении стоимости.
Предлагаемой полезной моделью решается задача обеспечения реверса от одного выпрямителя при небольших габаритах, высокой надежности и низкой стоимости.
Для решения поставленной задачи в реверсивном регулируемом полупроводниковом мостовом однофазном симисторном выпрямителе, содержащем четыре полупроводниковых коммутатора, причем выходы первого и второго полупроводниковых коммутаторов объединены и подключены к первому входу нагрузки, вторые выходы первого и второго полупроводниковых коммутаторов подключены, соответственно, к первым выходам третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов, подсоединенных, соответственно, к питающей сети переменного напряжения, вторые выходы третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов объединены и подключены ко второму входу нагрузки, согласно полезной модели в качестве четырех полупроводниковых коммутаторов использованы симисторы, имеющие двунаправленный пропуск тока по соответствующему управляющему сигналу.
Вследствие способности симистора пропускать тока в обоих направлениях при поступлении соответствующего управлявшего сигнала использован такой порядок включения симисторов, который позволяет получить на одном комплекте выпрямителей прямую и обратную полярность выпрямленного напряжения, что в свою очередь обеспечивает реверс при небольших габаритах, при высокой надежности и низкой стоимости устройства.
Предлагаемая модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена силовая модель реверсивного регулируемого полупроводникового мостового однофазного симисторного выпрямителя, на фиг. 2 показана тактовая диаграмма работы реверсивного регулируемого полупроводникового мостового однофазного симисторного выпрямителя в направлении вперед, а на фиг. 3 тактовая диаграмма работы реверсивного регулируемого полупроводникового мостового однофазного симисторного выпрямителя в направление назад.
Кроме того, на чертеже дополнительно изображено следующее:
- + - плюс выпрямленного напряжения постоянного тока;
- - - минус выпрямленного напряжения постоянного тока;
- VS1-VS4 - симисторы;
- t0-t2 - моменты времени коммутации симисторов;
- Ud - выпрямленное напряжение;
- Uсет - переменное (однофазное) напряжение сети.
Реверсивный регулируемый полупроводниковый мостовой однофазный симисторный выпрямитель содержит четыре полупроводниковых коммутатора, соединенных по однофазной мостовой схеме, подсоединенных к питающей сети переменного тока и на нагрузку.
В качестве полупроводниковых коммутаторов использованы четыре симистора 1 (VS4), 2 (VS2), 3 (VS1), 4 (VS3), имеющие двунаправленный пропуск тока по соответствующему управляющему сигналу.
Первые выходы первого симистора 1 (VS4) и второго симистора 2 (VS2) объединены и подключены к первому входу 5 нагрузки 6. Вторые выходы первого симистора 1 (VS4) и второго симистора 2 (VS2) подключены, соответственно, к первым выходам третьего симистора 3 (VS1) и четвертого симистора 4 (VS3), присоединенных, соответственно, к питающей сети переменного напряжения. Вторые выходы третьего симистора 3 (VS1) и четвертого симистора 4 (VS3) объединены и подключены ко второму входу 7 нагрузки 6.
При выпрямлении напряжения вперед функционируют симисторы 3 (VS1), 2 (VS2), 4 (VS3), 1 (VS4), при этом плюс выпрямителя находится со стороны второго входа 7 нагрузки 6 и подключается к первому входу 5 нагрузки 6. Второй выход 7 нагрузки 6 подключается к минусу выпрямленного напряжения постоянного тока к объединенной точке симисторов 2 (VS3) и 4 (VS4). При выпрямлении в обратном направлении, то есть назад, функционируют симисторы 1 (VS4), 4 (VS3), 2 (VS2), 3 (VS1); при этом плюс выпрямленного напряжения постоянного тока и положительное направление выпрямителя находится со стороны симисторов 1 (VS4), 2 (VS2) и подключается к входу 5 нагрузки 6, выход 7 нагрузки 6 подключается к минусу выпрямленного напряжения постоянного тока (Фиг. 1).
Работа реверсивного регулируемого полупроводникового мостового однофазного симисторного выпрямителя происходит следующим образом.
Работа реверсивного регулируемого полупроводникового мостового однофазного симисторного выпрямителя в положительном направлении, то есть вперед, поясняется фигурой 2.
В момент времени t0 подается управляющий импульс на открывание симисторов 3 (VS1) и 2 (VS2) (Фиг. 1), появляется плюс выпрямленного напряжения со стороны симисторов 3 (VS1) и 4 (VS4) и минус выпрямленного напряжения постоянного тока со стороны симисторов 1 (VS4), 2 (VS2).
В момент времени t1 подается управляющий импульс на симисторы 4 (VS3) и 1 (VS4), симисторы 3 (VS1) и 2 (VS2) закрываются.
В момент времени t2 аналогично моменту времени t0 подается управляющий импульс на симисторы 1 (VS1) и 2 (VS2), симисторы 3 (VS3) и 4 (VS4) закрываются.
Далее процесс включения симисторов повторяется.
Работа реверсивного регулируемого полупроводникового мостового однофазного симисторного выпрямителя в отрицательном направлении, то есть назад, поясняется фигурой 3.
В момент времени t0 подается управляющий импульс на открывание симисторов 1 (VS4) и 2 (VS2), при этом со стороны симисторов 1 (VS4) и 4 (VS3) (Фиг. 1) появляется плюс выпрямленного напряжения постоянного тока и минус выпрямленного напряжения постоянного тока со стороны симисторов 3 (VS1) и 4 (VS3).
В момент времени t1 подается управляющий импульс на симистор 2 (VS2) и 3 (VS1), симисторы 1 (VS4) и 4 (VS3) закрываются.
В момент времени t2 аналогично t0 подается управляющий импульс на открытие симисторов 1 (VS4) и 4 (VS3), симисторы 2 (VS2) и 3 (VS1) закрываются.
Далее процесс включения симисторов повторяется.
Таким образом, на основании изложенного, можно сделать вывод о том, что полезная модель выдает выпрямленное напряжение прямой и обратной полярности на одном комплекте выпрямителей вследствие способности симистора пропускать ток в обоих направлениях и имеет преимущества по сравнению с известными. При этом используется другой порядок включения симисторов, который позволяет получить на одном комплекте выпрямителя прямую и обратную полярность выпрямленного напряжения, это в свою очередь уменьшает стоимость, уменьшает габариты и увеличивает надежность устройства.