Phân loại chỉnh lưu bán dẫn

Một thiết bị được thiết kế để chuyển đổi năng lượng của nguồn dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều được gọi là bộ chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ khối như trong hình. 1.

Hãy mô tả các yếu tố chính của sơ đồ:

a) một máy biến áp nguồn phục vụ để phù hợp với điện áp đầu vào và đầu ra của bộ chỉnh lưu và sự phân tách điện của các mạch chỉnh lưu riêng lẻ (nghĩa là nó phân tách mạng cung cấp và mạng tải);

b) khối van cung cấp dòng điện một chiều trong mạch tải, do đó điện áp xoay chiều được chuyển đổi thành điện áp dao động;

v) bộ lọc làm mịn được thiết kế để giảm gợn sóng điện áp trong tải đến giá trị yêu cầu;

G) Bộ điều chỉnh điện áp, dùng để ổn định giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu khi điện áp nguồn dao động hoặc khi dòng điện tải thay đổi.

Cơm. 1 — Sơ đồ khối của bộ chỉnh lưu

Mối quan hệ giữa các thông số trong bộ chỉnh lưu phụ thuộc phần lớn vào mạch chỉnh lưu.Trong mạch chỉnh lưu, hiểu sơ đồ kết nối của cuộn dây máy biến áp và quy trình kết nối các van với cuộn dây thứ cấp của máy biến áp.

Mạch chỉnh lưu (rectifier) ​​được phân loại theo các đặc điểm chính sau:

1. Theo số pha của nguồn điện xoay chiều, người ta phân biệt máy chỉnh lưu một pha và máy chỉnh lưu một pha. chỉnh lưu ba pha.

2. Bằng phương pháp kết nối các van với cuộn thứ cấp của máy biến áp - mạch không sử dụng điểm không (ở giữa) của cuộn thứ cấp của máy biến áp và mạch cầu trong đó điểm không được cách ly hoặc cuộn thứ cấp của máy biến áp là đồng bằng kết nối.

Mạch chỉnh lưu cầu một pha

Biểu đồ thời gian của điện áp và dòng điện của bộ chỉnh lưu cầu

Với cực dương của điện áp trên cuộn thứ cấp của máy biến áp (cực được biểu thị không có dấu ngoặc) trong khoảng 0 — υ1 (0 — π), dòng điện được mang bởi các điốt D1 và D2. Điện áp rơi trên các điốt trong khoảng dẫn gần bằng 0 (van lý tưởng), do đó, một nửa sóng dương của điện áp trên cuộn thứ cấp của máy biến áp được đặt vào tải, tạo ra điện áp ud = u2 trên nó. Trong khoảng υ1 — υ2 (π — 2π), cực tính của điện áp u1 và u2 sẽ bị đảo ngược, dẫn đến việc mở khóa các điốt D3 và D4. Trong trường hợp này, điện áp u2 sẽ được nối với tải có cùng cực như trong khoảng trước đó. Do đó, điện áp đầu ra ud với tải thuần trở của bộ chỉnh lưu cầu có dạng nửa sóng điện áp đơn cực (ud = u2).

3.Công suất tiêu thụ theo tải chỉnh lưu được chia thành công suất thấp (đơn vị kW), công suất trung bình (hàng chục kW) và công suất cao (Ppot > 100 kW).

4. Bất kể công suất của bộ chỉnh lưu, tất cả các mạch được chia thành một chu kỳ hoặc nửa chu kỳ và hai chu kỳ (toàn sóng).

Một chu kỳ - đây là những mạch trong đó dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp của máy biến áp một lần trong mỗi chu kỳ (nửa chu kỳ hoặc một phần của nó). Tất cả các mạch không là đơn.

Mạch chỉnh lưu toàn sóng một pha với đầu ra điểm không của máy biến áp

Sơ đồ thời gian của bộ chỉnh lưu không đầu ra một pha có tải hoạt động

Chỉnh lưu toàn sóng trong mạch đạt được bằng cách chế tạo một máy biến áp có hai cuộn dây thứ cấp. Các cuộn dây được mắc nối tiếp và có một điểm không (tâm) chung. Các đầu tự do của cuộn thứ cấp của máy biến áp được nối với cực dương của van D1 và D2, còn cực âm của các van được nối với nhau tạo thành cực dương của bộ chỉnh lưu. Cực âm của bộ chỉnh lưu là điểm nối chung (trung tính) của các cuộn thứ cấp. Do đó, máy biến áp phục vụ trong mạch này để phù hợp với cường độ của điện áp cung cấp và điện áp trong tải, đồng thời tạo ra điểm ở giữa (không). Rõ ràng là điện áp ở các đầu của cuộn thứ cấp của máy biến áp u1 và u2 (hoặc EMF e1 và e2) có cùng độ lớn và dịch chuyển 180 ° so với điểm 0, tức là đang ở trạng thái phản pha.

Tại bất kỳ thời điểm nào, đi-ốt này dẫn dòng điện có điện thế cực dương.Do đó, trong khoảng thời gian 0 — π, diode D1 mở và điện áp pha của cuộn thứ cấp của máy biến áp ud = u2-1 được đặt vào điện trở tải Rn (Rd). Điốt D2 trong phạm vi 0 - π được đóng lại do điện áp âm được đặt vào nó. Cuối khoảng thời gian đó hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch đều bằng không.

Trong khoảng thời gian hoạt động tiếp theo của mạch π — 2π, điện áp của cuộn sơ cấp và thứ cấp đảo ngược cực tính của chúng, do đó điốt D2 sẽ mở và điốt D1 sẽ đóng. Ngoài ra, các quy trình trong chuỗi hiệu chỉnh là lặp đi lặp lại. Đường cong điện áp chỉnh lưu ud bao gồm các nửa sóng đơn cực của điện áp pha của cuộn thứ cấp của máy biến áp. Hình dạng của dòng tải với tải thuần trở tuân theo hình dạng của điện áp. Điốt D1 và D2 ​​dẫn dòng điện nối tiếp trong nửa chu kỳ.

5. Theo thỏa thuận trước:

a) bộ chỉnh lưu công suất thấp, thường là một pha, được sử dụng trong các hệ thống điều khiển, để cấp nguồn cho các khối thiết bị điện tử riêng lẻ, trong thiết bị đo lường, v.v.;

b) bộ chỉnh lưu công suất trung bình và cao dùng làm nguồn điện cho lắp đặt công nghiệp.

6. Sơ đồ làm thẳng được chia thành đơn giản và phức tạp. Các mạch đơn giản bao gồm các mạch một pha và ba pha, trung tính và cầu. Trong các mạch phức tạp (hoặc phức tạp), một số mạch đơn giản được kết nối nối tiếp hoặc song song.

7. Theo loại (tính chất) hàng hóa. Các mạch chỉnh lưu một pha được đặc trưng bởi xung đáng kể của điện áp chỉnh lưu. Để giảm gợn điện áp trên tải, các bộ lọc làm mịn được sử dụng dựa trên các phần tử phản kháng của cuộn cảm (L) và tụ điện (C). Bản chất của mạch đầu vào của bộ lọc làm mịn cùng với tải xác định loại tải trên bộ chỉnh lưu. Có sự phân biệt giữa hoạt động của bộ chỉnh lưu đối với tải hoạt động (R — NG), tải cảm ứng hoạt động (RL — NG), tải hoạt động và bộ lọc điện dung (RC — NG).

Điểm chung của tất cả các bộ chỉnh lưu là việc sử dụng chúng chủ yếu với RL — NG. Điều này là do thực tế là bộ chỉnh lưu công suất thấp thường hoạt động với bộ lọc LC và bộ chỉnh lưu công suất cao với bộ lọc L.

7. Bằng cách điều khiển, phân biệt giữa chỉnh lưu không điều khiển và điều khiển.

Bằng tiến sĩ. Kolyada L.I.