convertoare statice

Redresoare cu diodă de nul

73

Modulul 6

Obiectivele modulului: • Redresoare cu diodă de nul

REDRESOARE CU DIODĂ DE NUL

Din studiul redresoarelor comandate s-a constatat că acestea prezintă o

serie de dezavantaje, dintre care cele mai importante sunt următoarele:

a) Factorul de putere (cosα) este redus, cu atât mai mic cu cât unghiul de

comandă α este mai apropiat de π/2.

b) PulsaŃiile tensiunii redresate sunt mari. Aceasta poate avea atât valori

pozitive cât şi valori negative. Mărimea pulsaŃiilor depinde de numărul de pulsuri

redresate p şi de unghiul de comandă α.

c) Curentul absorbit de redresor de la reŃea are un conŃinut mare de armonici

superioare.

O parte din dezavantajele redresoarelor comandate se pot ameliora prin

introducerea în schema acestora a unei diode de nul. Aceasta se montează la

ieşirea redresorului, în antiparalel cu sarcina.

Prin introducerea diodei de nul se constată că:

- tensiunea redresată nu mai poate lua valori negative şi, în consecinŃă,

valoarea medie a tensiunii redresate este întotdeauna pozitivă, iar redresorul nu

mai poate funcŃiona în regim de invertor;

- factorul de putere este mai mare decât în cazul redresoarelor fără diodă de

nul, iar cel de distorsiuni – mai mic

- forma de undă de la ieşirea redresoarelor cu diodă de nul este de o calitate

mai bună decât cea obŃinută fără diodă de nul, ceea ce înseamnă că aceste

redresoare absorb de la reŃea o putere reactivă inferioară, pentru acelaşi unghi de

comandă.

Dioda de nul are şi rol de protecŃie a redresoarelor comandate în cazul

sarcinilor puternic inductive, deoarece, la întreruperea alimentării redresorului,

datorită inductanŃei sarcinii, dioda de nul se deschide şi curentul de sarcină se

închide prin această cale de rezistenŃă mică. În absenŃa ei, datorită tensiunii de

Convertoare statice. Curs introductiv Modulul 6

74

autoinducŃie mari care apare la ieşirea redresorului, tiristoarele blocate din punte ar

putea amorsa intempestiv (fără comandă), distrugându-se.

Trebuie precizat că dioda de nul intervine în funcŃionarea redresorului

comandat numai dacă este îndeplinită condiŃia generală:

unde p reprezintă numărul de pulsuri redresate într-o perioadă.

6.1. Redresorul monofazat în punte cu diodă de nul

Schema redresorului

Dioda de nul DN intră în conducŃie în momentul în care valoarea

instantanee a tensiunii redresate se anulează, tinzând să treacă spre valori

negative, deoarece, începând din acel moment, tensiunea redresată o polarizează

în sens direct. Drept urmare, dioda de nul “taie’’ pulsurile negative ale tensiunii

redresate, aceasta fiind formată numai din pulsuri pozitive. Pe durata unei perioade

a tensiunii redresate (π radiani) curentul din secundarul transformatorului are

pulsuri de durată (π-α), iar dioda de nul conduce curentul de sarcină pe durata α

(durata unghiului de comandă).

Fig. 6.1. Redresor monofazat în punte, comandat,

cu diodă de nul

2'

2

1'

1

u1

Tr

u2ud

+

-

id

R

LT3T1

T4 T2

is

iT1

uT1

DN

p

π

2

πα −≥


75

a)

b) Fig. 6.2. Formele de undă în cazul redresorului cu

sarcină puternic inductivă [8]

Concluzii

Din analiza formelor de undă se observă că:

1. În cazul sarcinilor puternic inductive (L → ∞), tensiunea redresată ud nu

are decât valori pozitive (fig. 6.2.a), iar curentul id prin sarcină este practic constant.

2. Pe durata unei perioade a tensiunii redresate (π radiani), tiristoarele care

amorsează ca urmare a comenzii aplicate pe poartă, conduc (π-α) radiani, iar

dioda de nul α radiani (fig. 6.2.b).

3. Durata conducŃiei diodei de nul DN depinde de energia magnetică

acumulată în inductivitatea L a sarcinii. În funcŃie de valoarea acesteia, regimul ei

de conducŃie poate fi continuu sau întrerupt.


76

6.2. Redresoare trifazate cu diodă de nul

6.2.1. Redresorul trifazat cu punct median

Fig. 6.3. Redresor trifazat cu punct median,

cu diodă de nul

Tiristoarele sunt comandate în ordinea numerotării, cu o întârziere faŃă de

punctele de comutaŃie naturală βc egală cu unghiul de comandă α. Ele intră în

conducŃie (amorsează) în momentul comenzii pe poartă şi se blochează în

momentul trecerii prin zero a tensiunii fazei pe care se află. Simultan cu blocarea

tiristorului intră în conducŃie dioda de nul, deci comutaŃia curentului se produce

între tiristor şi dioda de nul.

Pe durata conducŃiei diodei de nul, tensiunea la ieşirea redresorului se

anulează.

Dioda de nul intervine în funcŃionarea redresorului comandat dacă este

îndeplinită condiŃia generală pentru unghiul de comandă:

unde p reprezintă numărul de pulsuri redresate într-o perioadă. În cazul de faŃă p =

3, deci dioda de nul intră în conducŃie pentru unghiuri de comandă α ≥ π/6 radiani.

Concluzii

1. Introducerea diodei de nul DN (denumită şi diodă de regim liber) are ca

efect principal faptul că tensiunea redresată nu mai poate lua valori negative.

Redresoarele cu diodă de nul funcŃionează numai în cadranul I al planului (ud, id),

deci nu mai pot funcŃiona în regim de invertor.

p

π

2

πα −≥


77

2. ÎmbunătăŃirea formei de undă a tensiunii redresate face ca aceste

redresoare să absoarbă de la reŃea o putere reactivă mai mică decât redresoarele

fără diodă de nul, pentru acelaşi unghi de comandă.

3. În anumite condiŃii, prezenŃa diodei de nul poate duce la eliminarea

regimului de conducŃie discontinuă.

Formele de undă

a. Sarcină inductivă (ωωωωL >>>>>>>> R) şi αααα > ππππ/6

Fig. 6.4. Formele de undă în cazul redresorului trifazat

cu punct median, pentru unghi de comandă α > π/6 [8]


78

b. Sarcină inductivă (ωωωωL >>>>>>>> R) şi αααα < ππππ/6

Fig. 6.5. Formele de undă în cazul α < π/6 [8]

6.2.2. Redresorul trifazat în punte Schema redresorului. FuncŃionare

Dioda de nul DN intră în conducŃie în momentul în care valoarea instantanee

a tensiunii redresate se anulează, tinzând să treacă spre valori negative, deoarece,

începând din acel moment, tensiunea redresată o polarizează în sens direct. Drept

urmare, dioda de nul “taie’’ pulsurile negative ale tensiunii redresate, aceasta fiind

formată numai din pulsuri pozitive. Acest lucru se întâmplă atunci când unghiul de

comandă α satisface relaŃia:

Deoarece numărul de pulsuri redresate într-o perioadă este p = 6, aceasta

înseamnă:

πp

πα

p

ππ>++−

2

2

3

πα >


79

Fig. 6.6. Redresor trifazat în punte,

cu diodă de nul

Ca şi la redresorul monofazat, în funcŃionarea sa se disting 2 cazuri:

a) Cazul unghiurilor de comandă:

3

πα ≤

În acest caz dioda de nul DN nu intră niciodată în conducŃie, iar redresorul

se comportă ca şi cum aceasta nu ar exista.

b) Cazul unghiurilor de comandă:

3

πα >

Tensiunea redresată se anulează la ωt = π, iar dioda de nul DN preia

curentul de sarcină şi conduce până la o nouă comandă, respectiv pe durata:

32

ππα −=−+ α

p

π

Analizând formele de undă (fig. 6.7) se observă că fiecare tiristor comută de

2 ori într-o perioadă, iar curentul pe o fază a secundarului transformatorului are 2

pulsuri pe fiecare alternanŃă.

αππ

απ

−=

−−

3

2

33

2

2

1


80

Fig. 6.7. Formele de undă în cazul α > π/3 [2]

FaŃă de redresorul fără diodă de nul, durata de conducŃie a fiecărui tiristor se

reduce cu de două ori (2x) durata conducŃiei diodei de nul DN, deci un puls de

curent are durata:

Aceasta înseamnă că valoarea maximă a unghiului de comandă este:

3

2max

πα = 3

2max

πα =

αππ

απ

−=

−−

3

2

33

2

2

1

convertoare statice

Documents

Transcript of convertoare statice