Prostowniki sterowalne

Przekształtniki przetwarzające energię elektryczną prądu przemiennego na energie elektryczną prądu stałego noszą nazwę układów prostowniczych. Układy prostownicze są najbardziej rozpowszechniony przekształtnikami. Mogą one występować zarówno jako samodzielne przekształtniki, jak i stanowić podzespoły innych przekształtników. W literaturze i praktyce inżynierskiej układ prostowniczy często nazywa się w skrócie prostownikiem.
Nazwy prostownik w odniesieniu do układu prostowniczego wolno jednak używać tylko wtedy, gdy nie grozi pomylenie układu prostowniczego z elementem prostowniczym.
Układy prostownicze można podzielić między innymi na;
- sterowane i niesterowalne
- jednokierunkowe i dwukierunkowe
- o budowie prostej i złożonej
- o zasilaniu jednofazowym i trójfazowym
- o komutacji zewnętrznej (przeważająca większość ) i wewnętrznej ( niektóre nowe rozwiązania) .

rys. 3.2.1 Schemat blokowy typowego układu prostowniczego

W większości układów prostowniczych można wyróżnić:
Tr – transformator zasilający
ZZ – zespół zaworów prostowniczych
US – układ sterowania
Fi – filtr wyjściowy

Oprócz tego w niektórych układach prostowniczych występują także inne podzespoły, np. dławiki komutacyjne, elementy i układy stabilizujące, itd. Nie wszystkie wymienione podzespoły zawsze występują w układach prostowniczych. Najważniejszym podzespołem występującym w każdym układzie prostowniczym jest zespół zaworów prostowniczych (ZZ). Nie zawsze układy prostownicze zawierają wszystkie podzespoły przedstawione na rys. 3.2.1.
Spotyka się układy prostownicze: nie sterowane (brak układu sterowania ), zasilanie bezpośrednio z sieci (bark transformatora), jak również układu nie zawierającego filtr, w którym obciążenie jest podłączone bezpośrednio do wyjścia zespołu zaworów.
Przy projektowaniu układów prostowniczych należy na podstawie znanych wartości wielkości wejściowych u wyjściowych i dla przyjętego rozwiązania układowego określić wartości parametrów charakteryzujących poszczególne podzespoły.
Najważniejszymi parametrami układów prostowniczych są;
- średnia wartości wyprostowanego napięcia Ud i prądu Id
- skuteczne wartości prądów IL i napięć EL strony pierwotnej (sieci) i wtórnej Is. Es transformatora zasilającego
- typowa moc transformatora zasilającego ST = (SL + SS)/2
- maksymalne napięcie zaworów blokowania UDM i zaworowe URM
- średnie IA(AV) i maksymalne IFM wartości prądów zaworów
Idealny układ prostowniczy powinien spełniać dwa warunki:
- zasilać odbiorniki prądem wyprostowanym całkowicie wygładzonym
- pobierać z sieci prąd przemienny (sinusoidalny) nieodkształcony bez zawartości wyższych harmonicznych.
Przy analizie układów prostowniczych przyjmuje się zazwyczaj założenia upraszczające, których ilość i rodzaj zależą od postawionych celów. Dla idealnych warunków pracy przyjmuje się bezimpedancyjne źródło zasilania oraz zakłada, że:
Rezystancja i indukcyjność rozproszona transformatora zasilającego są pomijalnie małe (wartości ich dążą do zera).
1) Prąd magnesujący transformatora zasilającego jest pomijalnie mały (impedancja gałęzi poprzecznej dąży do nieskończoności)
2) Spadki napięć na zaworach dla kierunku przewodzenia są pomijalnie małe (wartość rezystancji zaworów przewodzących dąży do zera)
3) Prądy upływowe zaworów dla napięć blokowania i zaworowego są pomijalnie małe (wartość rezystancji zaworów nieprzewodzących dąży do nieskończoności).
W układach rzeczywistych trzeba zazwyczaj, ze względu na komutację, uwzględniać indukcyjność rozproszenia transformatora i indukcyjność sieci zasilającej w obwodzie zasilania. W rozważaniach teoretycznych często zakłada się przekładnię transformatora równą jedności, a dopiero po wykonaniu