Управление мощностью переменного напряжения путем импульсной модуляции в схеме со встречно-параллельным включением тиристоров

June 1, 2010 by admin Комментировать »

в середине 70-х годов казалось, что источники питания постоянного на­пряжения и инверторы имеют хорошо отработанную технологию. В тече­ние последующих десяти лет, однако, стало ясно, что имеет место фено­менальный прогресс. Параллельно, с некоторым отставанием шло развитие регулирования и стабилизации сети переменного тока, особенно в области высоких уровней мощности и в диапазоне умеренно высоких ча­стот. Такие применения как индукциолный нагрев, ультразвуковая техни­ка, сварка и управление двигателями мощностью несколько лошадиных сил выиграли от использования этих устройств (таких как симистор), но возможность регулирования мощности с применением двухполупериодно-го выпрямителя и частота переключения требовали много большего, чем могут дать симисторы. Работа этих приборов офаничена, по-видимому, диапазоном частот около 1 кГц и в каталогах производителей нет симис­торов, работающих с токами большими нескольких десятков ампер, или имеющих номинальное напряжение намного большее 1000 В.

В отличие от симисторов, тиристоры (созданные для инверторов) могут эффективно работать до частот 30 кГц с токами несколько кА и напряжением несколько кВ. Чтобы получать двухполупериодное регули­рование с тиристорами, как это имеет место с симисторами, обычно применялась пара тиристоров, включенных встречно-параллельно или встречно-последовательно. Это вполне может решить задачу, но требо­вания изоляции и фазировки двух управляющих электродов, приводит к усложнению схемы в тех случаях, когда реализуется регулировка или стабилизация. Поскольку тиристоры являются такими эффективными и надежными устройствами, мучительные поиски подходящего метода ре­гулирования продолжались долго.

Управление фазой (используемое в регуляторах свечения ламп малой и средней мощности, в двигателях малой мощности, и в нагревателях не слишком большой мощности), обычно не лучший способ управления мощными системами. С одной стороны, легко могут стать недопустимо большими электромагнитные помехи. И как уже упоминалось, фазовое управление двумя встречно-параллельно включенными тиристорами в двухполупериодной схеме может приводить к схемотехническим и эксп­луатационным трудностям. Традиционная схема фазовой регулировки для управления мощностью в нагрузке при встречно-параллельном включении тиристоров показана на рис. 5.40.

clip_image002

Рис. 5.40. Традиционная схема фазовой регулировки для управления мощностью в нагрузке при встречно-параллельном включении тирис­торов. Для реализации метода фазового регулирования необходим трансформатор с тремя обмотками.

Компания Motorola разработала устройство, которое действительно позволяет Вам «не только иметь пирожное, но и съесть его». Микросхе­ма мое 3031 генератор запускающих импульсов — обеспечивает запуск встречно-параллельно включенных тиристоров и электрическую изоля­цию. Используя свойства оптопары, это устройство дает намного боль­ше, чем просто замена трансформаторов, оно обеспечивает уникальный метод регулирования мощности, превосходя в некоторых приложениях метод фазовой регулировки (рис. 5.41).

clip_image004

Рис. 5.41. Генератор импульсов для запуска тиристоров МОС-3031. В этом устройстве объединены электрическая изоляция с помощью оптопары и схема, фиксирующая пересечение нуля, что обеспечивает соответствующую фазировку импульсов для запуска пары встречно-параллельно включенных тиристоров. Управление осуществляется методом пакетной модуляции. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Этот метод управления известен как пакетная модуляция или как це-лопериодное регулирование. Как следует из названия, мощность в нагрузке регулируется дроблением (целыми периодами) полной мощности пере­менного тока. Это значительно снижает электромагнитные помехи, по­скольку этот метод использует переключение при нулевом напряжении в сети. Возможности тиристоров используются здесь в полной мере, а проблемы гистерезиса и устройства слежения сводятся на нет. Очевид­но, что это инерционный метод управления, поэтому необходимо учи­тывать характер и все необходимые параметры нагрузки. Этот метод иде­ален, если нагрузкой является нафеватель, но может быть использован также для источников бесперебойного питания (UPS). Здесь появляется благодатная почва для экспериментирования. Принципиальная схема ис­точника питания с пакетной модуляцией приведена на рис. 5.42.

clip_image006

Рис. 5.42. Источник переменного напряжения с пакетной модуляцией, использующий микросхему МОС-3031 и встречно-параллельное включение тиристоров. Этот метод регулирования не ограничен частотой 60 Гц. Исходя из параметров тиристоров, возможна работа на звуковых и более высоких частотах. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты