Выпрямители на полностью управляемых вентилях

Выпрямители с активно-индуктивной нагрузкой, а также управляемые выпрямители с активной нагрузкой имеют коэффициент мощности меньше единицы. Они обмениваются с источником питания реактивной энергией, загружая сети дополнительными токовыми составляющими, приводя при этом к заметным искажениям формы тока и напряжения. Снижение уровня обмена реактивной энергией с источником питания достигается применением устройств принудительной коммутации незапираемых тиристоров или полностью управляемых вентилей (запираемых тиристоров или силовых транзисторов). Посредством опережения выключения вентилей в плечах выпрямителя можно обеспечить уменьшение угла фазового сдвига основной гармонической составляющей. При этом не обеспечивается снижение искажения формы тока.

На рис. 2.18 показаны закономерности изменения напряжения и тока питающей сети для однофазного выпрямителя на полностью управляемых вентилях. Регулирование осуществляется с помощью угла включения вентиля α и угла выключения β. При естественном выключении вентиля (β=0) основная гармоника тока отстаёт от напряжения сети (рис 2.18а). При регулировании выпрямителя за счёт угла выключения β (α=0) основная гармоника тока опережает напряжение. В сети циркулирует реактивная энергия емкостного характера (рис. 2.18б). Одновременное регулирование углов α и β (рис. 2 18в) позволяет получить совпадение по фазе основной гармоники тока и напряжения сети в широком диапазоне изменение среднего значения выпрямленного напряжения.

Схема мостового симметричного выпрямителя на запираемых тиристорах приведена на рис. 2.19а. Для замыкания тока нагрузки при выключенных тиристорах в схеме используется нулевой диод VD₀. При использовании незапираемых тиристоров используются несимметричная мостовая схема с двумя основными тиристорами VS1, VS2 и двумя коммутирующими тиристорами VS3, VS4 (рис. 2.19б). Основные тиристоры включаются в момент, соответствующий углу включения α, а коммутирующие – в момент, соответствующий углу выключения β. Предварительно заряженные конденсаторы, разряжаясь через коммутирующий и основной тиристоры, выключает основной тиристор. Роль нулевого диода выполняют основные диоды моста VD1 и VD2. Эффективным способом повышения коэффициента мощности выпрямителей является формирование тока сети по углу фазового сдвига и форме на основе принципа многократного включения и выключения вентилей в каждом плече схемы выпрямителя в течение одного полупериода напряжения сети. Возможна импульсная модуляция с заданием прямоугольной, синусоидальной или иной формы. Временные диаграммы напряжения и тока импульсного выпрямителя показаны на рис. 2.20.