Prostownik trójfazowy gwiazdowy

Schemat ideowy

Rysunek 1. Prostownik trójpulsowy sterowany

Praca prostownika wymaga dostępnego przewodu neutralnego. Może on być zasilany poprzez dławiki sieciowe lub bezpośrednio z linii. Ponadto przez przewód neutralny będzie przepływał prąd stały, co nie zawsze jest dopuszczalne.

Praca prostownikowa - przebiegi

Rysunek 2. Przebiegi czasowe napięć w prostowniku z rys. 1 (dla  = 15°, odbiornik typu R - przewodzenie ciągłe)

 (alfa) - kąt opóźnienia wysterowania tyrystorów, mierzony od punktu naturalnej komutacji (przecięcie się sinusoidalnych przebiegów napięć, zasilających prostownik);  (beta ß) - kąt wyprzedzenia wysterowania tyrystorów, stosowany przy rozpatrywaniu pracy falownikowej.

Impulsy bramkowe przesunięte są wzajemnie o kąt
.Przewodzenie ciągłe (ciągły prąd) odbiornika czysto rezystancyjnego występuje w zakresie kątów
.

Rysunek 3. Charakterystyka sterowania  = f(U_ster)

Suma kątów  i  jest zawsze równa .
Kąt  może przyjmować wartość równą zero - wtedy prostownik pracuje jak układ niesterowany (diody). Natomiast kąt  nie może być równy zero, musi być większy. Spowodowane jest to skończonym czasem wyłączania tyrystora. Po zaniku prądu głównego (spadek poniżej prądu podtrzymania I_H) tyrystor nie jest jeszcze zdolny do blokowania napięć dodatnich. Dopiero po pewnym czasie t_q odzyskuje właściwości blokujące. Do tego czasu powinien pozostawać spolaryzowany zaporowo lub co najwyżej napięcie na nim powinno być równe zeru (w praktyce 1÷2°el).
Niespełnienie tego warunku powoduje podtrzymanie prądu tyrystora (nie wyłącza się), co w prostej linii stanowi zwarcie falownika - stan taki nazywa się przewrotem falownika.

Komutacja prądu między tyrystorami przebiega dzięki temu, że w obwodzie tyrystora rozpoczynającego przewodzenie napięcie wymuszające przepływ prądu jest większe niż w obwodzie z tyrystorem kończącym pracę. Zanik jakiegokolwiek impulsu bramkowego podczas pracy falownikowej doprowadza do awarii układu.
Gdy w procesie komutacji uczestniczą tyrystory dwóch faz mówimy o komutacji prostej. Natomiast, gdy zachodzi ona między trzema fazami nazywana jest złożoną lub komutacją wielokrotną. W czasie normalnej pracy występuje jedynie komutacja prosta.

Rysunek 4. Proces komutacji (odbiornik RL)

Zależności czasu komutacji:

Wartość kąta komutacji zależy liniowo (proporcjonalnie) od prądu odbiornika oraz indukcyjności od strony sieci L_k. Zależy także od kąta wysterowania  tyrystorów.

Napięcie wyjściowe jest średnią wartością pulsującego napięcia wyprostowanego. Pulsacje te zależą między innymi także od rodzaju odbiornika.

Praca falownikowa

Przekształtnik może przejść w stan pracy falownikowej, gdy po stronie odbioru znajdzie się źródło napięcia stałego skierowanego zgodnie z kierunkiem przepływu prądu wyprostowanego (np. podczas hamowania silnika może nastąpić zwrot energii do sieci - prąd nie zmienia znaku, nie ma takiej możliwości tyrystory przewodzą w jednym kierunku).

Rysunek 5. Energia w układzie może przepływać zarówno w kierunku sieć - silnik, jak i w drugą stronę: podczas pracy prądnicowej np.: hamowanie

Wartość średnia napięcia wyprostowanego jest ujemna. Stąd też kąt wysterowania musi być większy od 90° -
.

Aby nie nastąpił przewrót falownikowy opisany wcześniej musi być spełniony warunek:

gdzie: γ - kąt wyłączenia tyrystorów (podawany w katalogu).
Stąd łatwo wywnioskować maksymalny możliwy kąt wysterowania falownika:

Również, jak wcześniej wspomniałem, zanik impulsów bramkowych powoduje przewrót falownika.

Rysunek 6. Charakterystyka sterowania - przejście od pracy prostownikowej do falownikowej

---