Схема однополупериодного выпрямления

Применение триодного тиристора в цепи переменного напряжения для выпрямления тока показано на рис. 5.7 [28]. На вход схемы поступает синусоидальное напряжение u ₁(t) как положительной, так и отрицательной полярности. Амплитудное значение напряжение u _мах должно быть меньше, чем напряжение U _вкл неуправляемого тиристора. Другими словами, без управляющего сигнала тиристор не откроется ни при прямой, ни при обратной полуволне входного напряжения.

В первый полупериод 0 < w t < p напряжение u ₁ > 0, и к тиристору VD приложено прямое напряжение, но в интервале 0 < w t < w t ₁ тиристор закрыт, поскольку отсутствует управляющий сигнал. Сопротивление цепи анод–катод закрытого тиристора большое, поэтому ток через тиристор и сопротивление нагрузки R _н практически отсутствует.

При поступлении на тиристор в момент времени w t = w t ₁ кратковременного управляющего импульса u _y требуемой амплитуды, протекает кратковременный ток управления I _у, и тиристор открывается. Сопротивление цепи анод-катод тиристора резко уменьшается, и через тиристор и нагрузку R _н начинает протекать анодный ток i (t). Сопротивление цепи анод-катод открытого тиристора во много раз меньше сопротивления резистора R _н, поэтому после включения тиристора анодный ток равен i _А = U ₁/ R _н. Время переключения тиристора во много раз меньше периода изменения u ₁, и поэтому ток i _А изменяется скачком. Как отмечено выше, после того, как тиристор включился, он остается в открытом состоянии даже при выключенном управляющем напряжении.

По мере того, как в интервале w t ₁ < w t < p на входе схемы, и, соответственно, на включенном тиристоре, возрастает и затем уменьшается напряжение u ₁, ток в цепи изменяется до тех пор, пока не уменьшится до нуля. Это происходит при u ₁(t) = 0 в момент w t = p.

На интервале p < w t < 2p напряжение u ₁(t) < 0 к тиристору приложено обратное напряжение, и, независимо от управляющего сигнала u _y, тринистор закрыт (т. к. не является симмистором).

Во втором и последующих периодах схема работает также как и в первом периоде.

а) б)

Рис. 5.7. Схема однополупериодного выпрямления (а) и временные диаграммы (б)

Угол a, отсчитываемый от начала полупериода, в течение которого к тиристору приложено прямое напряжение, до момента t ₁ включения тиристора, называется углом управления. Изменяя угол a, т.е. подавая импульс управляющего тока в различное время с помощью специальной схемы, можно изменять среднее значение выпрямленного тока I_d, протекающего через нагрузку R _н. Очевидно, что, регулируя a в пределах от 0 до p, можно добиться изменения I_d от максимального I_{d max} до нулевого значения.

Заметим, что анализируемый тиристор включается только при анодном напряжении одной полярности.

Двухполярное питающее напряжение можно подавать только на симмистор. В этом случае через нагрузку будет протекать ток в одном и в другом направлении.

Обратим внимание, что параметры управляющего сигнала (ток и напряжение) во много раз меньше параметров ток и напряжения нагрузки. Поэтому говорится, что тиристор позволяет маломощным электрическим сигналом управлять потоком электроэнергии во много раз больше мощности.

Управляемые тиристоры используются в выпрямителях и инверторах (инверторах тока, напряжения, резонансных инверторах) – преобразователях энергии постоянного тока в переменный ток [28].