Тиристорные СН последовательного действия

Тиристорные СН последовательного действия являются наиболее малогабаритными и экономичными СН переменного напряжения, причем обеспечивается возможность одновременного выпрямления выходного напряжения, поскольку тиристоры пропускают ток только в одном направлении. Стабилизирующее действие СН основано на регулировании угла отпирания тиристора в зависимости от уровня выходного напряжения. При минимальном входном напряжении каждый из тиристоров открыт в течение практически всего рабочего полу-периода. При увеличении входного напряжения угол отпирания увеличивается. Диапазон стабилизации напряжения зависит от характеристик системы управления, в том числе и от ее устойчивости.
Принципиальная схема одного из вариантов тиристорного СН с выпрямленным выходным напряжением показана на рис. 21, а. Сигнал рассогласования между средним выходным и эталонным напряжениями получается с помощью моста из трех резисторов R1—R3 и стабилитрона Д1, являющегося датчиком эталонного напряжения. Мост балансируется с помощью резистора R3 таким образом, чтобы при среднем напряжении, равном номинальному, его выходное напряжение было близко к нулю, а управляемый им транзистор 77 был бы заперт. Когда выходное напряжение увеличивается, то сигнал рассогласования нарастает, что
приводит к началу открывания транзистора 77, т. е. к снижению сопротивления нагрузки на выпрямительный мост ВМ. При изменении эквивалентного сопротивления моста ВМ напряжение Uy на диагонали моста, образованного двумя половинами вторичной обмотки ге»21 вспомогательного трансформатора Тр2, выпрямительным мостом ВМ и конденсатором С2, может изменяться по фазе от 0° при запертом 77 до 180° при полностью открытом 77. Это напряжение через трансформатор ТрЗ подается на два транзистора Т2 и ТЗ. Выпрямленное и сглаженное напряжения обмотки ill трансформатора Тр2 через поочередно открываемые транзисторы Т2 и ТЗ подается на управление тиристоров Т4 и Т5 в моменты времени, соответствующие углу напряжения Uy. Выходное напряжение {/вых имеет вид, показанный штриховкой на рис. 21, в. Если рабочий диапазон входных напряжений СН невелик, то даже при наибольшем Uax скважность кривой выходного напряжения относительно мала и электромеханические устройства могли бы в принципе надежно работать при отсутствии сглаживания. Для питания же схемы управления выходное напряжение должно обязательно сглаживаться фильтром L, C1, R4. Если от СН питаются полупроводниковые устройства, то сглаживать следует и выходное напряжение. В этом случае отдельный фильтр для схемы управления не требуется.
При проектировании тиристорного СН, как и любого другого управляемого СН, принимаются меры по предотвращению автоколебаний. Особенно тщательный анализ требуется при сглаживании выходного напряжения [12]. Хотя схема управления СН может считаться безынерционной, резкое снижение или увеличение нагрузки приводит к колебательному процессу в сглаживающем фильтре, сопровождающемуся кратковременным повышением или понижением выходного напряжения. Если основная нагрузка подключается без сглаживающих фильтров, то колебательный процесс может появиться только при резком повышении или понижении напряжения за счет сглаживающего фильтра цепи управления.
Выполнение трехфазных тиристорных СН не вызывает затруднений при симметричном трехфазном напряжении, подаваемом на вход. В этом случае к схеме, вырабатывающей сигналы управления тиристорами, добавляются схемы задержки каждого из сигналов на 120 и 240° и тиристоры всех фаз открываются при одинаковых углах относительно перехода их напряжений через нуль. Если же необходимо, чтобы стабилизация не нарушалась и при несимметричных к. з., когда треугольник напряжений, подводимых к СН, резко искажается, то должны предусматриваться три независимых канала управления, вырабатывающих сигналы, связанные с положением вектора соответствующего напряжения. При этом возникают проблемы гальванической развязки независимых каналов управления при общем источнике сигнала рассогласования выходного напряжения СН с эталонным. Трехфазные тиристорные СН, используемые в настоящее время, не рассчитаны на стабилизацию напряжения при нарушении симметрии напряжения питания. В то же время желательно, чтобы БПНС обеспечивал стабилизацию напряжения именно при несимметричных к. з., так как трехфазные к. з. составляют малую долю от всех повреждений. Поэтому тиристорные СН пока не нашли применения в качестве источников питания оперативным током, хотя проводятся работы по созданию тиристорных БПНС.