1 Brúgar gerðar hágildis straumstöðvar
1.1 Bygging og virkni brúgar gerðar SFCL
Mynd 1 sýnir einfásstraumlínu mynd brúgar gerðar SFCL, sem samanstendur af fjórum dióðum D₁ til D₄, DC spenna V_b, og hágildis spoði L. Straumsbrotari CB er tengdur í röð með stöðvinni til að hætta við skemmtunarastrami eftir að hann hefur verið takmarkaður. Spennan V_b veitir áhættastraum i_b hágildisspodi L. Spennan V_b er stillt hátt nóg til að yfirlegra framhliðarspennu pöranna dióða (D₁ og D₃, eða D₂ og D₄), sem stendur fyrir áhættastraum i₀. Gildi i₀ er stillt hærra en toppgildi línustraumsins i_max, með tilliti til yfirbyrjunarstöðva.
Því miður, undir venjulegum skilyrðum, er dióðabrúgin sjálfgefið í gangi, og SFCL birtir ekki neina móttegni við línustraum i, með óeiginlegri framhliðarspennu yfir brúgnina. Ef við táknum strauma sem fer í gegnum dióðurnar D₁ til D₄ sem iD1 til iD4, þá er línustraumurinn:
Þetta er fengið eftir lögum Kirchhoff um straum (KCL):
Þegar skemmtunaravilltur gerist á línu, stígur línustraumurinn fljótt upp að i₀. Á jákvæðum og neikvæðum hálfeiningum verður eitt par dióða afturbætt og slökkt, svo hágildisspodi L kemur sjálfkrafa inn í straumnetið. Skemmtunarstraumurinn er þá takmarkaður af indveðilegri móttegni spodans.
Með réttu stillingu kritískra strauma hágildisspodsins, heldur spodið áfram í hágildisstöðu á meðan villturinn varar, sem undanferir áhrifum svars tíma og endurheimt frá kvenskyns. En eins og villturinn heldur áfram, stígur straumurinn í gegnum hágildisspodið, til að lokum nálgast fastastöðugt gildi skemmtunarstraumsins sem væri án stöðvings. Því miður, verður villturinn tímapunktlaust hætt við með straumsbrotari innan ákveðinnar tíma. Fyrir einfaldleika, er sett fram að skemmtunaravillturinn gerist í augnablik sem spennan á upphafi fer í gegnum núll (t = t₀). Eftir lögum Kirchhoff um spennu (KVL), fæst eftirfarandi jafna:
Upprunalegt skilyrði I0, lausnin á þessari diffurjöfnu er:
Mynd 2 sýnir bili straums í spodi og línu á meðan allt fer venjulega og eftir að villtur hefur komið, með villtursbyrjun á t = 0.1 sek. Niðurstöður útreikninga benda til að skemmtunarstraumurinn stígur hæfilega langsamlega vegna stöðvings á hágildisindveða. Stöðvunarganga er í raun magnsetning hágildisspodsins. Þegar skemmtunarstraumurinn hefur stöðvað, hættir stöðvinni að vera virkur. Því miður, verður villturinn hætt við með straumsbrotari áður en skemmtunarstraumurinn nálgast fastastöðugt gildi. Á myndinni er villturinn hætt við með straumsbrotari á t = 0.2 sek.
1.2 Bæting á byggingu brúgar gerðar hágildis straumstöðvar
Venjuleg brúgar gerð hágildis straumstöðva (SFCL) getur aðeins dregið úr skemmtunarastramstigi, en er óvirkt til að stjórna fastastöðugum gildum. Til að takmarka fastastöðug gildi skemmtunarstraumsins, er samsett SFCL tekið saman eiginleika hágildisstöðu og hratt stigandi móttegni á meðan kvenskyns. Þetta er gert með því að sameina spáningsgerðar hágildis straumstöðvar við brúgar gerðar SFCL. Sýnishorn mynda af þessari samsettatriði er sýnt á Mynd 3.
Undir venjulegum skilyrðum er lykill K opin, svo spáningsgerð SFCL birtir enga ytri móttegni, sem leyfir straumi i_L að fara í gegnum hana án spánings. Þegar villtur kemur upp, birtir spáningsgerð SFCL strax hár móttegni og fer í röð með hágildisspodi til að saman vinna á að takmarka villtursstraum. Eftir að villturinn hefur verið hætt við, er lykill K lokinn; í þessu skilyrði, vegna hárar móttegnar spáningsgerðar SFCL, er hún kortað og fer strax aftur í hágildisstöðu.
Vegna að lykill K hefur virkningsspänningu, verður hann kortað af endurheimtu spáningsgerðar SFCL, sem gerir allt samsett brúgar gerðan stöðvann að birta lága móttegni ytri. Í þessu skilyrði, er opnun K markmiðið fyrir allan stöðvunarganga. Til að bæta kapasíti spáningsgerðar SFCL, eru venjulega notuð röð og samskeyting spáningsgerðra SFCL hluta til að bæta spenna- og straumsgildum tækisins. Mynd 4 sýnir mynd af spáningsgerðri hágildis stöðvi, þar sem R₁ til R₆ tákna hágildisspön og R er brotspönn sem getur hjálpað til að rekja tvær hágildisspön í sama röðu á meðan skemmtunaravilltur kemur upp.
Róli millifyrisspilnarar er að tryggja að iL1 = iL2 = iL3, svo að SFCL hlutar í mismunandi samskeytingum kunni saman falla í kvenskyns eftir að skemmtunaravilltur kemur upp. Samsett brúgar gerð SFCL takmarkar vel fastastöðug gildi skemmtunarstraumsins með því að nota einkenni hágildisstofnsins að fara frá hágildisstöðu til venjulegrar (S/N), sem sjálfkrafa setur í virkni stöðvunarspönn við villtursfang, án þess að þurfa auka villtursfangakerfi. En viðbót spáningsgerðar hágildis stöðvar auksar almennt verkakostnað og lengir endurheimtartíma eftir kvenskyns, sem flóknar samstarf við endurþróttarmenningu kerfisins.
2 Brúgar gerðar óhágildis straumstöðvar
2.1 Fastefni straumstöðvar
Nýlega hafa hratt frekari framfarir í orkuverkefnavísindum og hágildis orkuverkaflutningsskynjum – eins og SCR, GTO, GTR, og IGBT – saman með víðtækri notkun í raunverulegum kerfum, gerð orkuverkaflutningsskynjum með spön, spönn, spoðum, og orkuverkaflutningsskynjum að rannsóknarhiti. Óhágildis brúgar gerð straumstöðvar eru byggðar af venjulegum hlutum, sem forðast flóknum hágildisstofnkerfum, og bera kosti hárar treystaverðar og góðrar kostnadareiknings.
Mynd 5 sýnir mynd af fullkomnu einfásstraumlínu brúgar gerðar straumstöðvar, sem samanstendur af einfásstraumlínu brúgu og stöðvunarspodi L. Undir venjulegum skilyrðum eru löstuð álögunerfi beint á fjóru thyristor. Eftir stuttan magnsetningarferli nálgast straumur í spodi toppgildi þungu straumsins. Þegar framhliðarspennan yfir thyristor T₁ til T₄ er húnun, birtir stöðvinni enga ytri móttegni.
Ef skemmtunaravilltur kemur upp á jákvæða hálfeiningu spennunnar, er T₃ tvunnt til að slökkva, sem setur stöðvunarspodi L í straumnetið til að dregja úr skemmtunarstraum. Með réttu stillingu gildis spodsins L, getur skemmtunarstraumurinn verið takmarkaður að hvaða gildi sem er. Auk þess, hefur þessi stöðvinni getu að hætta við skemmtunarstraum strax. En vegna notkunar fyrir fjóra stjórnborð, er stjórnunarlög fyrir strax hætt við skemmtunarstraum flókna. Á meðan stöðvunargangin fer fram, eru framleiðar höfuðharmoníur; þessar geta verið dregnar úr með því að tengja brotspoði í samskeyting við brúgararmar.
2.2 Hálfsstjórnad brúgar skemmtunarstraumstöðvinni
Mynd 6 sýnir uppbyggingu einfásstraumlínu skemmtunarstraumstöðvar sem byggist á hálfsstjórnadu brúgu og sjálfslökktu skynjum. Þetta kerfi inniheldur dióðurnar D₁ til D₄, sjálfslökktu skynjum T₁ og T₂, hágildisspodi L, stöðvunarspodi Llim, og ZnO ofrspennuvottur, þar sem us táknar AC spennuvottur og CB er línustraumsbrotari.
Undir venjulegum skilyrðum eru sjálfslökktu skynjurnar T₁ og T₂ löstuð. Þegar straumurinn er byrjaður, stígur straumurinn í gegnum hágildisspodið L til toppgildis línustraumsins undir áhrifum spennuvotturs. Þegar þungurinn stöðvar, er iL fast. Með húnun framhliðarspennunnar yfir dióðurnar D₁ til D₄ og sjálfslökktu skynjurnar T₁ og T₂, er spennan yfir brúguna núll, og spennan yfir stöðvunarspodi Llim er líka núll. Því miður, birtir stöðvinni enga ytri móttegni og hefur enga áhrif á kerfið.
Þegar skemmtunaravilltur kemur upp í kerfinu, stígur straumurinn iL í gegnum hágildisspodið. Þegar skemmtunaravillturinn er farið grein, eru T₁ og T₂ strax slökkt, sem gerir brúguna að hætta við. Skemmtunarstraumurinn fer síðan yfir brotspodi Llim, en straumurinn í hágildisspodi halda áfram að fara í gegnum dióðurnar D₁ og D₄ til að hann minnkar að núlli. Mynd 7 sýnir fastastöðu og villtursstöðu straums og spennu einfásstraumlínu skemmtunarstraumstöðvar sem byggist á hálfsstjórnadu brúgu.
Kerfið er kveikt á t=0.02 sek og nálgast fastastöðu innan einskvers. Skemmtunaravilltur kemur upp á t=0.1 sek, og T₁ er slökkt innan fjórðungsvers eftir að villturinn er farið grein. Kerfisstillingar fyrir útreikninga eru eftirfarandi: toppgildi fazaspennunnar er 100V/50Hz; toppgildi metinn línustraumsins er 10A; þungubundið er 10Ω; hágildisspodi L er 10mH; framhliðarspennan yfir dióðurnar og stjórnborð er 0.8V; og stöðvunarspodi Llim er 10mH.
Einn af helstu markmiðum notkunar hágildis straumstöðva (SFCL) í orkukerfum er að takmarka skemmtunarstrauma svo að þeir ferji ekki yfir strax hætt við línustraumsbrotari. Í greiningu, er oft notuð skemmtunarstraumslagningarratíon D (0<D<1) til að tákna prósentu lagningu toppgildis skemmtunarstraums, og formúlan fyrir D er:
er toppgildi inngangsstraums í skemmtunara villtu án SFCL, og gildi hans er tengt jafnvægi X/R kerfisins.
Í jöfnu (7), Ip táknar amplitúdu reglulegs hliðar skemmtunarstraums, og Ta er tímakonstanta. ilim táknar toppgildi takmarkaðs skemmtunarstraums, sem fer eftir stærð stöðvunarspodsins Llim. Með réttu vali stærðar Llim, er hægt að ná öðru prósentu lagningu toppgildis skemmtunarstraums. Útreikningar voru gerðir með Llim stillt á 10 mH, 15 mH, og 20 mH, og niðurstöður eru sýndar á Mynd 8. Er að sjá að hærri Llim gefur betri stöðvunargangi, en leiðir til hærri verkakostnaða.
2.3 Bæting á hálfsstjórnadu brúgar skemmtunarstraumstöðvinni
Í uppbyggingu sýnd á Mynd 6, eru T₁ og T₂ löstuð undir venjulegum skilyrðum. Þegar skemmtunaravilltur kemur upp, slökktur stjórnunarkerfi bæði T₁ og T₂. Með því að setja eitt stjórnborð T í sameignarleið brúgunnar til að skipta út fyrir T₁ og T₂, er hægt að ná sama stöðvunargangi. Þessi breyting lækkar fjölda stjórnborða, lækkar kostnað, og einfaldir kerfið. Mynd 9 sýnir mynd af þessari breytingu.
3 Ályktun
Þessi ritgerð lýsir nokkrum gerðum brúgar straumstöðva. Með því að samsetja venjulegan hágildis brúgar skemmtunarstraumstöðvann við spáningsgerð hágildis skemmtunarstraumstöðva, er hægt að takmarka b