CURS XIII

Electronica de Putere

3.2.6. Invertoare monofazate n putere. Circuite de stingere.

a) n funcie de forma de variaie n timp, durat i frecven, puntea monofazat e prevzut cu circuite de stingere corespunztoare. Diodele D1 D4 puse n antiparalel pe tiristoare au dublu rol: pe de o parte prin intrarea lor n conducie protejeaz tiristoarele la supratensiuni i pe de alt parte pot intra n componena circuitelor de stingere pentru realizarea curenilor necesari procesului oscilant.

b) Se comand simultan T1 i T2. Condensatoarele se ncarc cu polaritatea din figur la o tensiune egal cu cea de la bornele consumatorului. Blocarea lui T1 se asigur prin amorsarea lui T2. Tensiunea de pe condensator va polariza invers pe T1 i descrcarea condensatorului are loc prin D1, T3 i L.

La atingerea curentului de automeninere, T3 se blocheaz. Dac se dorete schimbarea tensiunii la bornele sarcinii, T3 se reamorseaz simultan cu T4.

c) Se comand simultan T1 si T2 din fig. (a) iar condensatorul C4 se ncarc cu polaritatea din figur la o tensiune egal cu E, dac se neglijeaz cderea de tensiune n stare de conducie pe cele dou tiristoare. Tensiunea pe sarcin are polaritatea indicat pe figur i att timp ct T1 i T2 sunt n conducie la bornele sarcinii realizm semialternana pozitiv a tensiunii U2. Schimbarea sensului de circulaie a curentului prin sarcin poate avea loc numai dup ce T1 s-a blocat.

Blocarea lui se realizeaz prim amorsarea lui T4. Neglijnd cderea de tensiune pe tiristor, la bornele inductanei L4 apare tensiunea de pe condensator, egal cu tensiunea sursei. Cum L1 i L4 sunt strns cuplate magnetic pe acelai miez, la captul superior a lui L1 apare un potenial dublu fa de tensiunea de pe L4. ntruct n anodul lui T1 avem tensiune pozitiv, acesta va fi polarizat invers i se va bloca.

Cnd curentul de descrcare a lui C4, prin T4 scade sub valoarea curentului de automeninere i acesta se va bloca.

Dac se consider circuitul de sarcin rezistiv inductiv, odat cu blocarea lui T1 i T4 energia rmas n circuitul de sarcin dac T2 nu s-a blocat se nchide prin T2 i D4.

Dac simultan cu T1 s-a realizat i blocarea lui T2, energia existent n circuitul de sarcin poate fi cedat sursei de alimentare prin deschiderea diodelor D3 i D4. Dup ce i aceste diode s-au blocat se poate schimba sensul de circulaie al curentului prin sarcin prin comanda simultan a lui T2 i T4.

d) Se comand simultan T1 i T2 pentru a obine semialternana pozitiv a tensiunii de ieire.

n intervalul de timp ct T1 i T2 conduc se d comanda de amorsare lui T4`. Condensatorul se ncarc prin T1 i T4` iar cnd curentul de ncrcare e mai mic dect cel de automeninere T4` se blocheaz.

Schimbarea polaritii tensiunii pe sarcin e posibil numai dup blocarea tiristoarelor T1 i T2. T1 se blocheaz prin amorsarea lui T1.

Condensatorul va polariza invers pe T1 i se va descrca prin D1, T1`, L1.

Polaritatea tensiunii la bornele circuitului de sarcin rmne neschimbat atta timp ct dioda D1 e n conducie. Cnd curentul de descrcare al condensatorului scade sub valoarea la care D1 rmne n conducie, circulaia de curent i mai pstreaz nc sensul avut iniial (sarcina RL) chiar dac T1 i D1 sunt blocate, datorit meninerii n conducie a lui T2.

Acest curent se stabilete prin T2 i D4 i cnd va deveni mai mic dect curentul de blocare al diodei D4 aceasta se va bloca. Atta timp ct T2 i D4 sunt n conducie, tensiunea la bornele sarcinii este nul.

Pentru schimbarea sensului de circulaie al curentului prin sarcin se amorseaz simultan T3 i T4.

Formele de und ale tensiunii i curentului pentru un invertor monofazat n punte (a) cu sarcin RL la care circuitul de comutaie folosete un tiristor auxiliar (d):

A zona activ

DN diod de nul

R recuperare de energie timp n care invertorul cedeaz energie sursei de alimentare prin deschiderea diodelor aflate n antiparalel cu tiristorul

P pauz

Funcionarea invertorului: n intervalul de timp t1, t2 conduc tiristoarele T1 i T2 din fig.(a). La t = t2 se comand tiristorul T1` n vederea blocrii tiristorului T1. Dup ncheierea proceselor tranzitorii de la comutaie, ntruct sarcina este rezistiv inductiv, circulaia de curent prin sarcin se menine prin T2 i D4 dac tiristorul auxiliar T2` nu a fost amorsat. Cele dou elemente T2 i D4 ndeplinesc rolul de elemente de nul deci tensiunea pe sarcin este (1,2 1,3)V.

La t = t3 se comand T2` i se blocheaz tiristorul T2. Odat cu blocarea lui T2 intr n conducie D3, curentul pstrndu-i acelai sens se nchide prin D3, D4 i surs. Din acest moment polaritatea tensiunii se schimb.

Fie t = t4 momentul n care energia nmagazinat n sarcin e cedat sursei, moment care corespunde blocrii diodelor D3 i D4.

Dup t = t4 toate elementele punii sunt blocate. Dac dup acest moment se dorete ca la bornele sarcinii tensiunea s aib polaritatea corespunztoare intervalului de timp t1-t2, tiristoarele T1 i T2 pot fi reamorsate.

Dac ns dup perioada de pauz se dorete schimbarea polaritii tensiunii deci i a curentului prin sarcin se comand simultan T3 i T4.

3.2.7. Invertoare n punte trifazat

Clasificare:

1. Dup durata de conducie a tiristoarelor raportat la o semiperioad a tensiunii de ieire:

a) invertoare la care tiristoarele nu conduc pe toat durata unei semialternane

b) invertoare la care tiristoarele conduc pe toat durata unei semialternane.

2. Dup tipul de circuite de stingere folosite:

a) circuite de stingere individuale (pentru fiecare tiristor)

b) circuite de stingere comune pentru toate cele 6 tiristoare a punii.

3.2.7.1 Invertor trifazat n punte cu circuite de stingere individuale pe tiristor

Cele 6 tiristoare permit n urma aplicrii impulsurilor de comand circulaia de curent dinspre sursa de tensiune 3E spre consumatorul trifazat simetric. Blocarea unui tiristor se obine prin aplicarea unei tensiuni inverse prin intermediul transformatorului existent n catodul fiecrui tiristor.

Consumatorul este n stea

Interval

T123456

T1XXX

T2XXX

T3XXX

T4XXX

T5XXX

T6XXX

Sensul de bobinare al acestora se alege astfel nct tensiunea indus n secundar s polarizeze invers tiristorul. Condensatoarele C1 C6 servesc la transmiterea rapid a acestor tensiuni ntre anodul i catodul fiecrui tiristor.

Diodele D1 D6 protejeaz tiristoarele la supratensiuni accidentale provocate de circuitul de sarcin. Pentru a obine o tensiune de forma celei din figur trebuie s se afle n conducie simultan numai 3 din cele 6 tiristoare. Examinnd formele de und se observ c n acelai interval de timp dou tensiuni au aceeai polaritate iar a treia polaritate opus. Aceast cerin este ndeplinit dac n orice moment de timp conduc dou tiristoare din partea de sus a punii i unul din partea de jos sau dou din partea de jos i unul din partea de sus.

De exemplu: intervalul 1, UR i UT > 0 iar US < 0 aceasta se realizeaz dac conduc T1, T5, T4.

Din tabelul prezentat se observ c fiecare tiristor conduce o semiperioad dup care trebuie aplicate tensiunile de comand transformatoarelor de impulsuri aferente tiristoarelor care au condus pentru a le bloca.

Considernd consumatorul simetric cu impedan ZS pe fiecare faz se pot calcula treptele de tensiune din care e compus tensiunea pe o faz:

+ E

-

D1

T1

T3

(b)

C S

+

C+

L

Circ. de

sarc.

E+

+

-

D1

D4

D2

D3

T1

T4

T3

T2

(a)

T1

D1

(d)

D4

C S

L1

L4

T4

T1

T4

C

E

+

+ E

-

D4

D1

T1

T4

C1

(c)

C4

C S

+

L1

L4

t

u,i

t

t1

t2

t3

- E

E

t4

t5

t6

t7

t8

A

DN

R

P

A

R

DN

+ E

T3

T4

T5

T6

R

S

T

T1

T2

-

t

UR

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

t

t

US

UT

t

UR

1

2

3

4

5

6

t

t

US

UT

T1

D1

D2

T2

C1

C2

T4

T3

D3

D4

C3

C4

R

S

T6

T5

D5

D6

C5

C6

T

+

-

Tr1

3E

t

UR

T1

2

3

4

5

6

t

t

US

UT

1

1

T1

T1

T2

T2

T2

T3

T3

T3

T4

T4

T4

T4

T5

T6

T6

T6

T5

T5

T5

ZS

ZS

ZS

R

S

T

PAGE 1

_1145215669.unknown

_1145007561.unknown