Prostownik trójfazowy gwiazdowy

Schemat ideowy

Rysunek 1. Prostownik trójpulsowy sterowany

Praca prostownika wymaga dostępnego przewodu neutralnego. Może on być zasilany poprzez dławiki sieciowe lub bezpośrednio z linii. Ponadto przez przewód neutralny będzie przepływał prąd stały, co nie zawsze jest dopuszczalne.

Praca prostownikowa - przebiegi

Kliknij, aby powiększyć
Rysunek 2. Przebiegi czasowe napięć w prostowniku z rys. 1 (dla a = 15°, odbiornik typu R - przewodzenie ciągłe) - kliknij , aby zobaczyć w powiększeniu

a (alfa) - kąt opóźnienia wysterowania tyrystorów, mierzony od punktu naturalnej komutacji (przecięcie się sinusoidalnych przebiegów napięć, zasilających prostownik);
b (beta ß) - kąt wyprzedzenia wysterowania tyrystorów, stosowany przy rozpatrywaniu pracy falownikowej.

Impulsy bramkowe przesunięte są wzajemnie o kąt .
Przewodzenie ciągłe (ciągły prąd) odbiornika czysto rezystancyjnego występuje w zakresie kątów .

Rysunek 3. Charakterystyka sterowania a = f(Uster)

Suma kątów a i b jest zawsze równa p.
Kąt a może przyjmować wartość równą zero - wtedy prostownik pracuje jak układ niesterowany (diody). Natomiast kąt b nie może być równy zero, musi być większy. Spowodowane jest to skończonym czasem wyłączania tyrystora. Po zaniku prądu głównego (spadek poniżej prądu podtrzymania IH) tyrystor nie jest jeszcze zdolny do blokowania napięć dodatnich. Dopiero po pewnym czasie tq odzyskuje właściwości blokujące. Do tego czasu powinien pozostawać spolaryzowany zaporowo lub co najwyżej napięcie na nim powinno być równe zeru (w praktyce 1÷2°el).
Niespełnienie tego warunku powoduje podtrzymanie prądu tyrystora (nie wyłącza się), co w prostej linii stanowi zwarcie falownika - stan taki nazywa się przewrotem falownika.

Komutacja prądu między tyrystorami przebiega dzięki temu, że w obwodzie tyrystora rozpoczynającego przewodzenie napięcie wymuszające przepływ prądu jest większe niż w obwodzie z tyrystorem kończącym pracę. Zanik jakiegokolwiek impulsu bramkowego podczas pracy falownikowej doprowadza do awarii układu.
Gdy w procesie komutacji uczestniczą tyrystory dwóch faz mówimy o komutacji prostej. Natomiast, gdy zachodzi ona między trzema fazami nazywana jest złożoną lub komutacją wielokrotną. W czasie normalnej pracy występuje jedynie komutacja prosta.

Kliknij, aby zobaczyć w powiększeniu ...
Rysunek 4. Proces komutacji (odbiornik RL) - kliknij, aby zobaczyć w powiększeniu ...

Zależności czasu komutacji:



Wartość kąta komutacji zależy liniowo (proporcjonalnie) od prądu odbiornika oraz indukcyjności od strony sieci Lk. Zależy także od kąta wysterowania a tyrystorów.

Napięcie wyjściowe jest średnią wartością pulsującego napięcia wyprostowanego. Pulsacje te zależą między innymi także od rodzaju odbiornika.

Praca falownikowa

Przekształtnik może przejść w stan pracy falownikowej, gdy po stronie odbioru znajdzie się źródło napięcia stałego skierowanego zgodnie z kierunkiem przepływu prądu wyprostowanego (np. podczas hamowania silnika może nastąpić zwrot energii do sieci - prąd nie zmienia znaku, nie ma takiej możliwości tyrystory przewodzą w jednym kierunku).

Rysunek 5. Energia w układzie może przepływać zarówno w kierunku sieć - silnik, jak i w drugą stronę: podczas pracy prądnicowej np.: hamowanie

Wartość średnia napięcia wyprostowanego jest ujemna. Stąd też kąt wysterowania amusi być większy od 90° - .

Aby nie nastąpił przewrót falownikowy opisany wcześniej musi być spełniony warunek:

gdzie: g - kąt wyłączenia tyrystorów (podawany w katalogu).
Stąd łatwo wywnioskować maksymalny możliwy kąt wysterowania falownika:

Również, jak wcześniej wspomniałem, zanik impulsów bramkowych powoduje przewrót falownika.

Rysunek 6. Charakterystyka sterowania - przejście od pracy prostownikowej do falownikowej