Redresor stabilizat in punte semicomandata cu tiristoare

1. Obiectul lucrarii

Se studiaza caracteristicile redresorului in punte semicomandata cu reglaj prin faza si posibilitatea de realizare a unui stabilizator de tensiune continua prin includerea acestui redresor intr-o bucla de reglaj automat.

Se compara performantele masurate cu cele estimate pe un model simplificat.

Se face analiza SPICE a redresorului in punte semicomandata.

2. Aspecte teoretice

Functionarea montajului

Principiul de functionare al unui redresor stabilizat in punte semicomandata este ilustrat in figura de mai jos. Asa cum se poate observa, prin modificarea unghiului de comanda se modifica valoarea medie a tensiunii la iesirea redresorului. Daca redresorul este prevazut cu o bucla de reactie se obtine un redresor stabilizat.

Circuitul de putere este constituit din transformatorul de alimentare , din puntea bifazata semicomandata, realizata cu diodele si , respectiv tiristoarele si , precum si din celula de filtrare compusa din inductanta si condensatorul .

Circuitul de comanda permite reglarea unghiului de amorsare a tiristoarelor, folosind un oscilator de relaxare realizat cu tranzistorul unijonctiune , alimentat cu tensiune trapezoidala formata de puntea redresoare prin grupul .

Functionarea in bucla deschisa:

In acest caz polarizarea bazei tranzistorului se realizeaza autonom, prin aplicarea tensiunii existente la cursorul potentiometrului (pozitia 1 a comutatorului K). Curentul de incarcare a condensatorului si, implicit, unghiul de comanda , se pot modifica din potentiometrul .

Functionarea in bucla inchisa:

In acest caz polarizarea bazei tranzistorului se realizeaza prin bucla de reactie a tensiunii (pozitia 2 a comutatorului K). este functie de curentul de colector al tranzistorului . Amplificatorul diferential, realizat cu tranzistoarele si , este alimentat de la sursa de curent realizata cu .

Circuitul de protectie la supracurent este realizat cu tranzistorul unijonctiune .

Elemente teoretice pentru evaluarea performanelor schemei

Caracteristica de reglaj in bucla deschisa sau

Notand cu U amplitudinea tensiunii aplicate puntii, tensiunea redresata in gol , functie de unghiul de comanda , este

,

in care este tensiunea de iesire maxima, ce corespunde unghiului de comanda

Caracteristica externa in bucla deschisa

unde este tensiunea redresata in sarcina iar este curentul prin sarcina.

Parametri caracteristici ai sistemului in bucla inchisa

Caracteristica de reglaj: , cu parametru si U=constant.

Caracteristica externa: , cu x parametru si U=constant.

Panta caracteristicii externe, sau rezistenta de iesire a redresorului:  .

Coeficientul de stabilizare in raport cu tensiunea de alimentare:

.

3. Schema electrica folosita la simularea in Spice

4. Listing-ul programului

* Redresor stabilizat in punte semicomandata

* Apelarea bibliotecii

.lib c:l4.lib

.param Rload=40

*rrezolv 12 6 140k

* Puntea semicomandata. Secundarul transformatorului de retea Tr.2

* a fost simulat printr-o sursa de tensiune sinusoidala cu amplitudinea

* de 49.5V (35Vef) si perioada T=20ms.

V1 29 30 SIN(0 49.5 50)

Xth1 29 15 1 T3R1

Xth2 30 14 2 T3R1

* vg1 15 1 pulse(0 2.5 5m 1u 1u 20u 10m)

* vg2 14 2 pulse(0 2.5 5m 1u 1u 20u 10m)

D1 4 29 F407

D2 4 30 F407

Rs1 1 3 0.39ohm

Rs2 2 3 0.39ohm

*rfix 4 0 1g

rs3 3 6 1.3

* Circuitul de filtrare

L1 4 0 0.9H ic=-50m

C1 6 0 1000uF ic=9v

R17 6 4 1.2Kohm

* Amplificatorul diferential

*Q1 23 22 20 BC171

*Q2 24 16 20 BC171

*Q3 20 17 19 BC171

*R16 8 16 5Kohm

*Dz3 0 16 PL5_1Z

*R13 16 17 2.5Kohm

*R14 17 18 2.5Kohm

*D7 18 0 D1N4148

*R10 8 12 18Kohm

*R11 12 24 29Kohm

*R12 19 0 2Kohm

*R15 8 23 10Kohm

R23 22 21 120ohm

C8 21 0 500uF ic=5.02v

R6 6 26 4.3Kohm

Rp21 26 22 2.2Kohm

Rp22 22 25 2.2Kohm

R7 25 0 5.6Kohm

R5 6 0 470ohm

* Circuitul de formare a impulsurilor trapezoidale. Secundarul

* transformatorului Tr.1 este simulat printr-o sursa de tensiune

* sinusoidala cu amplitudinea de 43.84V (31Vef).

V2 32 33 SIN(0 43.84 50)

D11 32 11 REDR

D12 33 11 REDR

D13 6 32 REDR

D14 6 33 REDR

R1 11 10 680ohm

Dz1 6 10 PL12Z

* Circuitul de comanda

Xtuj5 31 7 9 2N1671

Q4 7 41 13 BC177

R2 10 31 550ohm

R3 9 6 110 ; *ipsp*

D5 11 8 F057

R22 8 13 4.7Kohm

C2 7 6 1.5uF

R4 8c 41 18Kohm

D3 9 15 D1N4148

D4 9 14 D1N4148

rx1 8 8c 9.7k

rx2 8c 6 23k

*rfix2 6 0 1g

* Circuitul de protectie

*D6 7 40 F057

*R8 8 8a 4.7Kohm

*RP1 8a 8b 10Kohm

*R9 8b 6 18Kohm

C4 8 6 100uF

*R18 8 28 1.2Kohm

*Dz2 6 28 PL13Z

*Xtuj6 27 40 6 2N1671

*R19 28 27 550ohm

*R20 28 40 1.2Kohm

*R21 40 3 1.5Kohm

*Rs3 3 6 1.3ohm

* Rezistenta de sarcina

Rload 6 0

*

.probe ; *ipsp*

.options itl4 = 50 itl5 = 0

.tran 100.000u .4 0 500.000u uic ; *ipsp*

.four 50 V(3,4) V(6) I(rload) ; *ipsp*

.END

5. Graficele obtinute

U10-U6=Uz1; U7-U6=Uc2; U9-U6=UR3; U6-U4=UR17; U3-U6=URS3;

U2-U3=URS2; U1-U3=URS1;

Transformata Fourier pt:U3-U4; U6;I(Rload)

Acelasi grafic dar marit: