Фазоступенчатый метод регулирования переменного напряжения.

 

Фазоступенчатый метод регулирования переменного напряжения реализуется при совместном использовании ступенчатого и фазовых методов регулирования. Этот метод реализуется также при наличии сетевого трансформатора с отпайками вторичной обмотки, число которых определяет число ступеней вторичного напряжения трансформатора (тиристорных пар).

Для реализации этого метода регулирования также можно использовать схему, приведенную на рисунке 47.

Существует двух-, трех-, четырех- и многоступенчатое фазовое регулирование.

Суть фазоступенчатого метода сводится к использованию фазового регулирования для плавного изменения действующего значения напряжения на нагрузке в пределах каждой ступени выходного напряжения. Осуществляя широкий диапазон плавного регулирования напряжения, фазоступенчатый метод обеспечивает более высокие значения коэффициента мощности по сравнению с фазовыми методами.

Если преобразователь осуществляет двуступенчатое регулирование, то в схеме должны быть установлены две пары встречно- параллельно включенных тиристоров, каждая из которых осуществляет регулирование напряжения на своей ступени. Рассмотрим принцип фазоступенчатого метода на примере двухступенчатого регулируемого преобразователя, схема которого приведена на рисунке 47. На рисунке 49 приведены временные диаграммы, поясняющие фазо-ступенчатый способ регулирования напряжения переменного тока.

Управляющие импульсы на отпирание тиристоров VT 1 и VT 2 низшей ступени подаются в моменты перехода напряжения переменного тока через нуль. Отпирание тиристоров VT 3 и VT 4 высшей ступени производят с отстающим фазовым сдвигом на угол α относительно указанных моментов времени.

При угле α=0⁰ моменты поступления отпирающих импульсов на включенные в одинаковом направлении тиристоры обеих групп (VT 1, VT 3 и VT 2, VT 4) совпадают. Однако управляющие импульсы приводят к поочередному отпиранию только тиристоров VT 3, VT 4 высшей ступени. Тиристоры VT 1, VT 2 остаются в закрытом состоянии под действием разности напряжений (U _2-0 – U _1-0), являющейся для них запирающей. Таким образом, при α=0⁰ напряжение на нагрузке определяется напряжением U _2-0 высшей ступени. Полуволна напряжения нагрузки положительной полярности формируется при открытом тиристоре VT 3, а полуволна напряжения отрицательной полярности- при открытом тиристоре VT 4.

При углах π> α >0 управляющие импульсы на отпирание тиристоров VT 3, VT 4 следуют с задержкой во времени относительно управляющих импульсов на отпирание тиристоров VT 1, VT 2. На интервалах α проводит либо тиристор VT 1 (при положительной полярности напряжения U _0-1), либо тиристор VT 2 (при отрицательной полярности напряжения U _0-1, в связи с сем на указанных интервалах кривая напряжения нагрузки определяется отрезками синусоиды напряжения U _0-1. Управляющий импульс, поступающий спустя интервал α на тиристор VT 3 (или VT 4), вызывает его отпирание и запирание под действием напряжения (u _2-0- u _1-0) ранее проводившего тиристора нижней ступени. Напряжение на нагрузке до окончания текущей полуволны напряжения питания определяется напряжением u _2-0 вторичной обмотки трансформатора.

Подача управляющих импульсов на тиристоры высшей ступени с углом α=180⁰ не приводит к их отпиранию, вседствие чего напряжение на нагрузке определяется синусоидой напряжения u _1-0 низшей ступени в условиях поочередной проводимости тиристоров VT 1, VT 2.

Таким образом, при плавном управлении углом α (моментом отпирания тиристоров VT 3, VT 4) преобразователь осуществляет изменение действующего значения напряжения на нагрузке в пределах от U _0-1 до U _0-2.

Регулировочную характеристику U _нг=f(α) можно построить по формуле (193):

(193)

После упрощения формулы получим:

 

(194)