Prostownik trójfazowy mostkowy


Schemat, praca, sterowanie

Układ sześciopulsowy można traktować jako połączenie szeregowe dwóch prostowników trójpulsowych, utworzonych przez tyrystory o połączonych katodach (grupa katodowa – T1, T3, T5) i o połączonych anodach (grupa anodowa – T4, T6, T2). Numery tyrystorów wskazują kolejność załączania (1 i 2, 2 i 3, itd). Sposób numerowania łatwo zapamiętać wg następującej reguły: "górne" numerujemy nieparzyście, a "dolne" tak, aby róznica względem numeru "górnego" wynosiła 3.
Podczas pracy (przy przewodzeniu ciągłym - zawsze płynie prąd) zawsze jeden tyrystor grupy katodowej i jeden tyrystor grupy anodowej znajduje się w stanie przewodzenia. Tyrystory grupy katodowej przewodzą przy dodatnich półfalach napięć fazowych, natomiast grupy anodowej – w czasie ujemnych. Poniżej przedstawiony jest przebieg dla odbiornika czysto rezystancyjnego, tyrystory wysterowane są w punktach naturalnej komutacji (pracują jak diody).

Kąty opóźnienia a wysterowania tyrystorów liczone są od punktów wyznaczonych zrównaniem się wartości chwilowych kolejnych napięć fazowych lub przewodowych (punkty naturalnej komutacji).
Zakres sterowania tyrystorów prostownika mostkowego sześciopulsowego wynosi .

Napięcie wyjściowe jest odpowiednią wartością napięć międzyfazowych (przewodowych):

Co (60°) następuje zmiana konfiguracji, natomiast każdy z tyrystorów przewodzi przez (120°).

Zobacz animację (ok.15kB)

Na sześciu wyjściach sterownika otrzymujemy przebiegi przesunięte o 60°. Nasuwa się pytanie do którego wyjścia należy podłączyć dany tyrystor – wyznaczeniu tego służy:

Fazowanie

Można przeprowadzić je w dwojaki sposób. W obu przypadkach w pierwszym etapie fazujemy układ tyrystorów połączonych w gwiazdę.

W pierwszej metodzie korzystając z faktu iż katody tyrystorów jednej grupy są połączone traktujemy je jako połączenie gwiazdowe (druga grupa – anodowa – pozostaje nie podłączona).
Odbiornik, na którym będziemy przeprowadzać fazowanie, wpinamy między połączone katody a przewód zerowy źródła napięcia (transformatora). Jeśli takiego przewodu nie ma należy wytworzyć sztuczne zero poprzez połączenie trzech jednakowych rezystorów z każdą z faz.
Fazowanie przeprowadzamy dla napięcia sterującego równego zero.

Na odbiorniku przy prawidłowym podłączeniu impulsów sterujących powinnyśmy uzyskać następujący przebieg:

Mając już dobrane impulsy sterujące łatwo fazować pozostałe trzy. Sposób ten nazywamy metodą dwóch gwiazd.

Można też zamienić tyrystory jednej grupy na diody i fazować znów tylko trzy elementy.

Podobnie jak poprzednio napięcie sterujące wynosi zero. Kąt opóźnienia wysterowania od punktów naturalnej komutacji poszczególnych tyrystorów a wynosi 90°. Powinnyśmy dążyć do przebiegu:

W obu przypadkach na pełnym mostku powinnyśmy uzyskać (US=0;a =90°) przebieg:

Uwagi

Kiedy przez obciążenie płynie prąd ciągły (tzn. nigdy nie zanika do zera – w omawianym prostowniku sześciopulsowym przy obciążeniu rezystancyjnym prąd wyprostowany ma charakter ciągły w zakresie kątów ) podawanie "drugich" impulsów nie ma znaczenia. Po prostu tyrystor nie wymaga ponownego włączenia.
Natomiast brak tych impulsów przy prądach nieciągłych (impulsowych) powoduje wyłączanie tyrystorów i całkowitą utratę sterowalności! – nie mamy możliwości włączenia tyrystorów, należy ponownie wystartować układ.

Wyprzedzenie zapłonu (impulsów załączania – bramkowych – tyrystora) przed punkty naturalnej komutacji powoduje, że tyrystory załączane są "drugimi" impulsami – oczywiście otrzymujemy inną wartość napięcia wyjściowego od pożądanego lub nawet utratę sterowalności. Dlatego istotne jest aby ograniczać fazę impulsów bramkowych.