Ang pinakakaraniwang AC to DC rectification scheme

Ang isang rectifier ay isang elektronikong aparato na idinisenyo upang i-convert ang elektrikal na enerhiya mula sa alternating current patungo sa direktang kasalukuyang. Ang mga rectifier ay batay sa mga semiconductor device na may single-sided conduction - diodes at thyristors.

Sa mababang kapangyarihan ng pag-load (hanggang sa ilang daang watts), ang conversion ng alternating current sa direktang kasalukuyang ay isinasagawa gamit ang mga single-phase rectifier. Ang mga naturang rectifier ay idinisenyo upang paganahin ang iba't ibang mga elektronikong aparato na may direktang kasalukuyang, mga windings ng paggulo ng mga DC motor na maliit at katamtamang kapangyarihan, atbp.

Para sa isang mas madaling pag-unawa sa pagpapatakbo ng mga circuit ng rectifier, magpapatuloy kami mula sa pagkalkula na gumagana ang rectifier sa isang resistive load.

Single-phase, half-wave (single-cycle) rectification circuit

Ipinapakita ng Figure 1 ang pinakasimpleng rectification circuit. Ang circuit ay naglalaman ng isang rectifier na konektado sa pagitan ng pangalawang paikot-ikot ng transpormer at ang pagkarga.

Figure 1 - Single-phase half-wave rectifier: a) circuit - diode open, b) circuit - diode closed, c) timing diagram ng operasyon

Ang boltahe u2 ay nagbabago sa isang sinusoidal na paraan, i.e.naglalaman ng positibo at negatibong kalahating alon (kalahating yugto). Ang kasalukuyang sa load circuit ay pumasa lamang sa mga positibong kalahating siklo kapag ang isang positibong potensyal ay inilapat sa anode ng diode VD (Larawan 1, a). Sa reverse polarity ng boltahe u2, ang diode ay sarado, ang kasalukuyang sa load ay hindi dumadaloy, ngunit ang reverse boltahe Urev ay inilapat sa diode (Fig. 1, b).

Si Che. isang kalahating alon lamang ng pangalawang paikot-ikot na boltahe ang inilabas sa buong load. Ang kasalukuyang sa load ay dumadaloy lamang sa isang direksyon at direktang kasalukuyang, bagaman mayroon itong pulsating character (Larawan 1, c). Ang form na ito ng boltahe (kasalukuyan) ay tinatawag na DC pulse.

Ang mga naayos na boltahe at agos ay naglalaman ng isang DC (kapaki-pakinabang) na bahagi at isang bahagi ng AC (mga ripple). Ang kalidad na bahagi ng pagpapatakbo ng rectifier ay sinusuri ng kaugnayan sa pagitan ng kapaki-pakinabang na bahagi at ang boltahe at kasalukuyang paggulo. Ang ripple factor ng circuit na ito ay 1.57. Ang average na halaga ng naitama na boltahe para sa panahon na Un = 0.45U2. Ang maximum na halaga ng reverse boltahe ng diode Urev.max = 3.14Un.

Ang bentahe ng circuit na ito ay ang pagiging simple nito, ang mga disadvantages: mahinang paggamit ng transpormer, malaking reverse boltahe ng diode, mataas na ripple ratio ng rectified boltahe.

Single-phase bridge rectifier circuit

Binubuo ito ng apat na diode na konektado sa isang circuit ng tulay. Ang pangalawang paikot-ikot ng transpormer ay konektado sa isang dayagonal ng tulay, at ang pagkarga sa isa pa (Larawan 2). Ang karaniwang punto ng mga cathodes ng diodes VD2, VD4 ay ang positibong poste ng rectifier, ang karaniwang punto ng anodes ng diodes VD1, VD3 ay ang negatibong poste.

Figure 2-Single-phase bridge rectifier: a) positive half-wave rectification circuit, b) negative half-wave rectification, c) timing diagram ng operasyon

Ang polarity ng boltahe sa pangalawang paikot-ikot ay nagbabago sa dalas ng supply network. Ang mga diode sa circuit na ito ay gumagana nang pares sa serye. Sa positibong kalahating cycle ng boltahe u2, ang mga diode VD2, VD3 ay nagsasagawa ng kasalukuyang, at ang reverse boltahe ay inilapat sa mga diode VD1, VD4 at sila ay nagsasara. Sa panahon ng negatibong kalahating cycle ng boltahe u2, ang kasalukuyang dumadaloy sa mga diode na VD1, VD4, at ang mga diode na VD2, VD3 ay sarado. Ang kasalukuyang load ay dumadaloy sa lahat ng oras sa isang direksyon.

Ang circuit ay full-wave (push-pull), dahil ang parehong kalahating panahon ng mains boltahe Un = 0.9U2, ang ripple coefficient - 0.67 ay ibinahagi sa pagkarga.

Ang paggamit ng isang diode switching bridge circuit ay nagbibigay-daan sa isang single-phase transpormer na magamit upang maitama ang dalawang kalahating cycle. Bilang karagdagan, ang reverse boltahe na inilapat sa diode ay 2 beses na mas mababa.

Ang mga consumer ng medium at high power ay binibigyan ng direktang kasalukuyang mula sa mga three-phase rectifier, ang paggamit nito ay binabawasan ang kasalukuyang pagkarga sa mga diode at binabawasan ang ripple factor.

Three-phase bridge rectifier circuit

Ang circuit ay binubuo ng anim na diode, na nahahati sa dalawang grupo (Larawan 2.61, a): cathode - diodes VD1, VD3, VD5 at anode VD2, VD4, VD6. Ang pag-load ay konektado sa pagitan ng mga punto ng koneksyon ng mga cathodes at anodes ng mga diodes, i.e. sa dayagonal ng nakatayong tulay. Ang circuit ay konektado sa isang three-phase network.

Figure 3 — Three-phase bridge rectifier: a) circuit, b) timing diagram ng operasyon

Sa anumang sandali ng oras, ang kasalukuyang load ay dumadaloy sa dalawang diode.Sa pangkat ng cathode, ang diode na may pinakamataas na potensyal na anode ay gumagana sa bawat ikatlong bahagi ng panahon (Larawan 3, b). Sa pangkat ng anode, sa bahaging ito ng panahon, ang diode na ang katod ay may pinakamalaking negatibong potensyal na gumagana. Ang bawat isa sa mga diode ay gumagana para sa isang ikatlo ng panahon. Ang ripple factor ng circuit na ito ay 0.057 lamang.

Mga kinokontrol na rectifier - mga rectifier na, kasama ang pagwawasto ng alternating boltahe (kasalukuyan), ay nagbibigay ng regulasyon ng halaga ng naitama na boltahe (kasalukuyan).

Ginagamit ang mga kinokontrol na rectifier upang kontrolin ang bilis ng mga DC motor, ang liwanag ng ningning ng mga lamp na maliwanag na maliwanag, kapag nagcha-charge ng mga baterya, atbp.

Ang mga controlled rectifier circuit ay itinayo sa mga thyristor at nakabatay sa pagkontrol sa opening moment ng mga thyristor.

Ipinapakita ng Figure 4a ang isang diagram ng isang single-phase na kinokontrol na rectifier. Para sa posibilidad ng pagwawasto ng dalawang kalahating alon ng boltahe ng mains, ginagamit ang isang transpormer na may dalawang-phase na pangalawang paikot-ikot, kung saan nabuo ang dalawang boltahe na may kabaligtaran na mga phase. Ang isang thyristor ay nakabukas sa bawat yugto. Ang positibong kalahating siklo ng boltahe na U2 ay nagwawasto sa thyristor VS1, ang negatibo - VS2.

Ang CS control circuit ay bumubuo ng mga pulso upang buksan ang mga thyristor. Tinutukoy ng timing ng pagbubukas ng pulso kung gaano karami ng kalahating alon ang inilabas sa pagkarga. Ang thyristor ay bubukas kapag may positibong boltahe sa anode at isang pambungad na pulso sa control electrode.

Kung ang pulso ay dumating sa oras na t0 (Larawan 4, b), ang thyristor ay bukas para sa buong kalahating ikot at ang maximum na boltahe sa pagkarga, kung minsan t1, t2, t3, kung gayon bahagi lamang ng boltahe ng network ang inilabas sa kargada.

Figure 4 — Single-phase rectifier: a) circuit, b) timing diagram ng operasyon

Ang anggulo ng pagkaantala, na sinusukat mula sa sandali ng natural na pag-aapoy ng thyristor, na ipinahayag sa mga degree, ay tinatawag na anggulo ng kontrol o pagsasaayos at tinutukoy ng titik α. Sa pamamagitan ng pagbabago ng anggulo α (phase shift ng control pulses na may kaugnayan sa boltahe ng anodes ng thyristors), binabago namin ang oras ng bukas na estado ng thyristors at, nang naaayon, ang naitama na boltahe sa pagkarga.