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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Onduleur hybride à thyristors, 180-230/12-24 volts 20 ampères. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Convertisseurs de tension, redresseurs, onduleurs Des onduleurs basés sur des convertisseurs à thyristors ont déjà été développés pour générer une haute tension sur un kinéscope dans les téléviseurs de l'industrie nationale. Faible fréquence de conversion, simplicité du circuit, absence de condensateurs à oxyde haute tension haute capacité, etc. permettre l'utilisation de tels circuits avec des modifications mineures des alimentations électriques. La disponibilité commerciale de puissants thyristors haute tension permet de développer une source d'énergie compacte avec de faibles pertes d'énergie. Une telle source convient pour alimenter des équipements radio, des lampes à économie d'énergie, charger des batteries de voiture et alimenter des moteurs électriques à courant continu. L'inconvénient de tels dispositifs est le niveau accru de bruit impulsionnel par rapport aux inverseurs à transistors. Mais ils peuvent en principe être éliminés à l'aide de simples filtres de réseau et de sortie. Les principales parties fonctionnelles du diagramme (Fig. 1) sont :
Dans le circuit, une triple conversion de tension se produit : la tension alternative du réseau électrique, après redressement, est convertie par l'onduleur en une tension rectangulaire pulsée de fréquence déterminée par la fréquence du générateur. La tension de sortie pulsée réduite par le transformateur haute fréquence est redressée et fournie à la charge. Le filtre de bruit de commutation réseau C12-L2, C13-L3 empêche le bruit de conversion de pénétrer dans le réseau électrique. Le bruit de commutation dans les alimentations à découpage se produit en raison du mode de fonctionnement de commutation d'éléments de commande puissants. Les enroulements des selfs de filtre de ligne sont généralement placés sur un noyau de ferrite commun pour compenser mutuellement les interférences. La réduction du bruit de conversion d'impulsion dans les circuits de charge basse tension est assurée par le filtre de sortie C8-L1-C11. À partir du filtre d'entrée, la tension secteur est fournie à un redresseur sur l'ensemble de diodes VD8. La tension secteur redressée est filtrée par le condensateur C10 et fournie via la résistance R17 au transformateur T1 de l'onduleur d'impulsions, et est également utilisée pour alimenter le thyristor hybride DA3. La tension d'alimentation (environ 100 V) est fournie au DA3 à partir du stabilisateur paramétrique R10-VD2. L'alimentation du générateur d'horloge sur un transistor unijonction inclus dans DA3 et du circuit de contrôle du rapport cyclique d'impulsion provient du stabilisateur R9-VD1. La stabilisation de l'alimentation d'un thyristor hybride permet de protéger le microcircuit de la haute tension et d'assurer un fonctionnement stable de l'onduleur. Le transistor unijonction du DA3 a une tension d'alimentation maximale de 30 V et un courant d'impulsion maximal de 200 mA. Le temps d'amorçage du thyristor hybride est de 3 μs, le temps de désactivation est de 25 μs. Le temps minimum d'amorçage du thyristor de puissance VS1, contrôlé par DA3, est de 0,5 µs. La tension d'impulsion de déverrouillage sur l'électrode de commande est de 5 V. Au début de l'alternance positive de la tension secteur, les thyristors hybrides et de puissance sont fermés. À mesure que la tension augmente, le condensateur C1 se charge via les résistances R1 et R2. La charge du condensateur C1 se poursuit jusqu'à ce que la tension à ses bornes atteigne le seuil d'ouverture du transistor unijonction dans DA3. Après son ouverture, une tension apparaît sur la résistance R5 suffisante pour déclencher le thyristor hybride dans DA3. Le thyristor hybride qui s'ouvre met sous tension VS1. Le thyristor VS1 reste ouvert jusqu'à la fin de l'alternance. La diode Zener VD3 dans le circuit de commande VS1 protège son électrode de commande du bruit d'impulsion et de l'augmentation de la tension de commutation. La circulation du courant à travers VS1 et l'enroulement I du transformateur T1 s'accompagne de l'accumulation d'énergie dans le champ magnétique du noyau. Après la fin de l'impulsion, le courant dans l'enroulement s'arrête, ce qui provoque l'apparition d'une tension d'auto-induction dans l'enroulement secondaire. Des impulsions de courant traversent l'ensemble de diodes VD7, qui charge le condensateur C7. Une tension constante y apparaît, elle est filtrée par la chaîne L1-C8-C11 et est fournie à la charge depuis le condensateur C11. En modifiant le temps de charge du condensateur C1 avec la résistance R1, vous pouvez contrôler le moment d'ouverture du thyristor hybride et réguler la tension et le courant de charge. À des taux élevés d'augmentation de la tension directe, le thyristor peut s'ouvrir spontanément en l'absence de signal de commande. Pour réduire le taux d'augmentation excessif de la tension anodique, un circuit amortisseur RC R17-C9 est utilisé. Le thyristor VS1 est protégé des surtensions inverses du transformateur par des chaînes parallèles VD4-VD5 et R15-C5, ainsi que VD6-R14-C6. La tension de sortie est stabilisée à l'aide d'une isolation par optocoupleur entre la sortie source et le générateur d'impulsions. Lorsque la tension de sortie augmente, par exemple en raison d'une augmentation de la résistance de charge, la tension sur l'électrode de commande de la puce DA2 augmente. Sa tension de stabilisation diminue, ce qui entraîne une augmentation du courant traversant la LED de l'optocoupleur DA1. Le phototransistor de l'optocoupleur s'ouvre plus fortement et shunte le condensateur C1, modifiant le rapport cyclique des impulsions et réduisant ainsi la tension de sortie. Lorsque la tension de sortie diminue, le processus de réglage se produit dans le sens opposé. Les condensateurs C2...C4 éliminent l'influence des interférences sur les circuits de commande. La thermistance R12 réduit la dépendance à la température de la tension de sortie lorsque le thyristor de puissance VS1 est surchauffé. l'indication de la tension secteur et de sortie est implémentée sur les LED HL1 et HL2 (rouge et verte). Le circuit inverseur est réalisé sur un circuit imprimé en fibre de verre en feuille simple face. Dimensions de la planche (Fig. 2) - 116x68 mm. Les éléments R1, SA1, FU1, les bornes de sortie et les LED d'indication HL1, HL2 sont installés sur le corps de l'appareil. Les remplacements possibles des éléments de l'onduleur sont présentés dans le tableau. Le choix du transformateur de puissance dépend de la fréquence de fonctionnement de l'onduleur et de la puissance de la charge.
Il est assez difficile de fabriquer un transformateur maison de bonne qualité, il est donc préférable d'en utiliser un prêt à l'emploi à partir d'alimentations d'ordinateur ou de téléviseurs. Son enroulement primaire est utilisé inchangé et l'enroulement secondaire est utilisé partiellement (en fonction de la tension requise). La configuration du circuit commence par la vérification de l'installation. Ensuite, en connectant une lampe à incandescence d'une puissance de 25 W (100 V) dans l'espace de l'un des fils du réseau, la tension secteur est fournie à la lampe de sortie 220...20 W (50 ou 24 V). Si le voyant secteur est allumé à pleine intensité, mais que le voyant de charge n'est pas allumé, il y a des erreurs ou des éléments de mauvaise qualité dans le circuit. Lorsque les deux lampes sont faiblement chauffées, la résistance variable R1 à la sortie de la source règle la tension à 12 (24) V et le régulateur R13 atteint la luminosité maximale de la lampe de charge. Après une courte période de fonctionnement, le circuit est éteint et la température des éléments est vérifiée. Si le thyristor VS1 surchauffe, la résistance R17 doit être augmentée ou un radiateur plus grand doit être utilisé pour le thyristor. Le thyristor est monté sur le radiateur à l'aide de pâte thermique. S'il n'y a pas de surchauffe des éléments, vous pouvez allumer l'appareil sans lampe de protection (secteur), mais toujours avec le fusible FU1 installé. Enfin, la résistance R13 ajuste le mode des circuits de stabilisation afin que la tension de sortie avec et sans charge ne change pas de plus de 20 %. Attention! En raison de la présence de tension secteur dans le circuit, lors de l'installation, il est nécessaire de suivre les règles de sécurité et de remplacer les pièces uniquement lorsqu'elles sont déconnectées. Auteur : V. Konovalov, Laboratoire de création "Automatisation et télémécanique", Irkoutsk
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