Klassifizierung von Halbleitergleichrichtern

Ein Gerät, das die Energie einer Wechselstromquelle in Gleichstrom umwandelt, wird Gleichrichter genannt. Der Gleichrichter kann in Form eines Blockdiagramms dargestellt werden, das in Abb. 1 dargestellt ist. 1.

Lassen Sie uns die Hauptelemente des Schemas charakterisieren:

a) Ein Leistungstransformator dient der Anpassung der Eingangs- und Ausgangsspannung des Gleichrichters und der elektrischen Trennung der einzelnen Gleichrichterkreise (d. h. er trennt das Versorgungsnetz und das Lastnetz);

b) ein Ventilblock sorgt für einen unidirektionalen Stromfluss im Lastkreis, wodurch die Wechselspannung in eine pulsierende Spannung umgewandelt wird;

v) Glättungsfilter, der die Spannungswelligkeit in der Last auf den erforderlichen Wert reduzieren soll;

G) Spannungsregler, der zur Stabilisierung des Durchschnittswerts der gleichgerichteten Spannung verwendet wird, wenn die Versorgungsspannung schwankt oder sich der Laststrom ändert.

Reis. 1 – Blockschaltbild des Gleichrichters

Der Zusammenhang zwischen den Parametern im Gleichrichter hängt maßgeblich von der Gleichrichterschaltung ab.Unter Gleichrichterschaltung verstehen Sie den Anschlussplan der Transformatorwicklungen und das Verfahren zum Anschließen der Ventile an die Sekundärwicklungen des Transformators.

Gleichrichterschaltungen (Gleichrichter) werden nach folgenden Hauptmerkmalen klassifiziert:

1. Durch die Anzahl der Phasen der Wechselstromversorgung wird zwischen einphasigen Gleichrichtern und unterschieden Dreiphasengleichrichter.

2. Durch die Methode zum Anschließen von Ventilen an die Sekundärwicklung des Transformators – Nullkreise unter Verwendung des Nullpunkts (Mittelpunkts) der Sekundärwicklung des Transformators und Brückenschaltungen, bei denen der Nullpunkt isoliert ist oder die Sekundärwicklungen des Transformators Dreieckswicklungen sind in Verbindung gebracht.

Einphasige Brückengleichrichterschaltung

Zeitdiagramme von Spannungen und Strömen eines Brückengleichrichters

Bei positiver Polarität der Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators (Polarität ist ohne Klammern angegeben) im Intervall 0 – υ1 (0 – π) wird der Strom von den Dioden D1 und D2 geleitet. Der Spannungsabfall an den Dioden im Leitungsintervall ist nahe Null (ideale Ventile), daher wird eine positive Halbwelle der Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators an die Last angelegt, wodurch an ihr eine Spannung ud = u2 entsteht. Im Intervall υ1 — υ2 (π — 2π) wird die Polarität der Spannungen u1 und u2 umgekehrt, was zum Entsperren der Dioden D3 und D4 führt. In diesem Fall wird die Spannung u2 mit der gleichen Polarität wie im vorherigen Intervall an die Last angeschlossen. Daher hat die Ausgangsspannung ud bei rein ohmscher Belastung des Brückengleichrichters die Form unipolarer Spannungshalbwellen (ud = u2).

3.Der Stromverbrauch von Lastgleichrichtern wird in niedrige Leistung (Einheiten kW), mittlere Leistung (zehn kW) und hohe Leistung (Ppot > 100 kW) unterteilt.

4. Unabhängig von der Leistung des Gleichrichters sind alle Stromkreise in Einzyklus- oder Halbzykluskreise und Zweizykluskreise (Vollwellenkreise) unterteilt.

Einzelzyklus – Dies sind Stromkreise, in denen der Strom einmal pro Periode (eine halbe Periode oder ein Teil davon) durch die Sekundärwicklungen des Transformators fließt. Alle Nullkreise sind einzeln.

Eine einphasige Vollweg-Gleichrichterschaltung mit Transformator-Nullpunktausgang

Zeitdiagramme eines einphasigen Gleichrichters mit Nullausgang und aktiver Last

Die Vollweggleichrichtung im Stromkreis wird durch die Herstellung eines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen erreicht. Die Wicklungen sind in Reihe geschaltet und haben einen gemeinsamen Nullpunkt (Mittelpunkt). Die freien Enden der Sekundärwicklungen des Transformators sind mit den Anoden der Ventile D1 und D2 verbunden und die miteinander verbundenen Kathoden der Ventile bilden den Pluspol des Gleichrichters. Der Minuspol des Gleichrichters ist der gemeinsame (neutrale) Verbindungspunkt der Sekundärwicklungen. Somit dient der Transformator in dieser Schaltung sowohl dazu, die Größe der Versorgungsspannung an die Spannung in der Last anzupassen als auch einen Mittelpunkt (Nullpunkt) zu erzeugen. Es ist offensichtlich, dass die Spannungen an den Anschlüssen der Sekundärwicklungen des Transformators u1 und u2 (bzw. EMF e1 und e2) betragsmäßig gleich sind und gegenüber dem Nullpunkt um 180° verschoben sind, d.h. sind in Gegenphase.

Zu jedem Zeitpunkt leitet diese Diode einen Strom, dessen Anodenpotential positiv ist.Daher ist im Intervall 0 — π die Diode D1 geöffnet und die Phasenspannung der Sekundärwicklung des Transformators ud = u2-1 liegt am Lastwiderstand Rn (Rd) an. Die Diode D2 im Bereich 0 — π ist geschlossen, da an ihr eine negative Spannung anliegt. Am Ende des Intervalls sind die Spannungen und Ströme im Stromkreis Null.

Im nächsten Betriebsintervall der π-2π-Schaltung kehren die Spannungen der Primär- und Sekundärwicklung ihre Polarität um, sodass die Diode D2 offen und die Diode D1 geschlossen ist. Auch die Prozesse in der Korrekturkette sind iterativ. Der gleichgerichtete Spannungsverlauf ud besteht aus unipolaren Halbwellen der Phasenspannung der Sekundärwicklung des Transformators. Die Form des Laststroms folgt bei einer rein ohmschen Last der Form der Spannung. Die Dioden D1 und D2 leiten für eine halbe Periode Strom in Reihe.

5. Nach vorheriger Vereinbarung:

a) Gleichrichter mit geringer Leistung, in der Regel einphasig, die in Steuerungssystemen, zur Stromversorgung einzelner Blöcke elektronischer Geräte, in Messgeräten usw. verwendet werden;

b) Gleichrichter mittlerer und hoher Leistung dienen als Stromquellen für Industrieanlagen.

6. Richtschemata werden in einfache und komplexe unterteilt. Zu den einfachen Schaltungen zählen Einphasen- und Dreiphasen-, Neutral- und Brückenschaltungen. Bei komplexen (oder komplexen Schaltkreisen) werden mehrere einfache Schaltkreise in Reihe oder parallel geschaltet.

7. Je nach Art (Beschaffenheit) der Ladung. Einphasige Gleichrichterschaltungen zeichnen sich durch eine starke Pulsation der gleichgerichteten Spannung aus. Um die Spannungswelligkeit an der Last zu reduzieren, werden Glättungsfilter basierend auf den reaktiven Elementen der Drosseln (L) und verwendet Kondensatoren (C). Die Beschaffenheit des Eingangskreises des Glättungsfilters bestimmt zusammen mit der Last die Art der Belastung des Gleichrichters. Man unterscheidet zwischen Gleichrichterbetrieb für aktive Last (R – NG), aktiv-induktive Last (RL – NG), aktive Last und kapazitives Filter (RC – NG).

Allen Gleichrichtern gemeinsam ist die Verwendung hauptsächlich bei RL – NG. Dies liegt daran, dass Gleichrichter mit geringer Leistung meist mit einem LC-Filter und Hochleistungsgleichrichter mit einem L-Filter arbeiten.

7. Unterscheiden Sie bei der Steuerung zwischen ungesteuerten und gesteuerten Gleichrichtern.

Ph.D. Kolyada L.I.