I. JOHDANTO
BRIDGE RECTIFIERS (BRIDGE RECTIFIERS) ovat tehoelektroniikan alalla tärkeä tasasuuntaaja, jonka päätehtävänä on muuntaa vaihtovirta (AC) tasavirraksi (DC). Korkean hyötysuhteen, vakauden ja yksinkertaisen rakenteen etujen ansiosta siltatasasuuntaajaa on käytetty laajalti sähkövoimassa, viestinnässä, teollisuuden ohjauksessa ja muilla aloilla. Tässä asiakirjassa esitellään yksityiskohtaisesti siltatasasuuntaajien toimintaperiaate ja päätyypit, jotta lukijat saisivat kattavan ja -syvällisen käsityksen.
II. Siltatasasuuntaajan toimintaperiaate
Siltatasasuuntaajan toimintaperiaate perustuu diodin yksisuuntaiseen johtavuuteen. Se käyttää neljää diodia (D1, D2, D3, D4) muodostamaan piirin tietyn kytkennän (siltakytkentä) mukaisesti vaihtovirran tasasuuntauksen toteuttamiseksi.
Tarkemmin sanottuna, kun vaihtovirtasyötön positiivinen puoli{0}}viikosta syötetään siltatasasuuntaajaan, D1- ja D3-diodit ovat myötäjännitteisiä, kun taas D2- ja D4-diodit ovat käänteisiä. Tällä hetkellä D1- ja D3-diodit johtavat ja virta menee virtalähteen positiivisesta navasta D1:n, kuorman ja D3:n kautta takaisin virtalähteen negatiiviseen napaan, muodostaen eteenpäin suuntautuvan virtapolun. Samaan aikaan D2- ja D4-diodit katkaisevat, eivät osallistu johtavaan prosessiin.
Kun vaihtovirtalähteen negatiivinen puoli{0}}viikkoa vaikuttaa siltatasasuuntaajaan, D2- ja D4-diodit ovat myötäsuuntaisessa tilassa, kun taas diodit D1 ja D3 ovat käänteisessä esijännitetilassa. Tällä hetkellä D2- ja D4-diodit johtavat ja virta palaa virtalähteen negatiivisesta navasta D4:n, kuorman ja D2:n kautta virtalähteen positiiviseen napaan muodostaen käänteisen virtapolun. Samaan aikaan D1- ja D3-diodit katkeavat eivätkä osallistu johtavaan prosessiin.
Yllä olevan prosessin avulla siltatasasuuntaaja toteuttaa vaihtovirran täyden{0}}aaltotasasuuntauksen. Olipa vaihtovirtalähde positiivisessa tai negatiivisessa puolijaksossa, siltatasasuuntaaja voi varmistaa, että virta virtalähteestä positiivisesta virtaa kuormaan ja sitten kuormasta takaisin negatiiviseen virtalähteeseen, jolloin muodostuu vakaa tasavirta.
III. Siltatasasuuntaajien päätyypit
Siltatasasuuntaajat voidaan jakaa eri tyyppeihin eri rakenteiden, toimintojen ja sovellusskenaarioiden mukaan. Seuraavassa on muutamia yleisiä siltatasasuuntaajia:
Yksivaiheinen{0}}siltatasasuuntaaja
Yksi-vaiheinen siltatasasuuntaaja on yksinkertaisin siltatasasuuntaajan tyyppi, ja se soveltuu vain yksi-vaiheisiin vaihtovirtalähteisiin. Yksi-vaiheinen siltatasasuuntaaja koostuu neljästä siltaliitäntään kytketystä diodista. Kun tasasuuntaajaan syötetään yksi-vaiheinen vaihtovirtalähde, siltatasasuuntaaja pystyy toteuttamaan vaihtovirtatehon täyden-aaltotasasuuntauksen ja antamaan tasaisen tasavirran.
Kolme{0}}vaiheista siltatasasuuntaajaa
Kolmivaiheiset-siltatasasuuntaajat sopivat kolmi-vaiheisiin vaihtovirtalähteisiin. Verrattuna yksivaiheisiin-siltatasasuuntaajiin, kolmivaiheisilla-siltatasasuuntaajilla on parempi tasasuuntauksen tehokkuus ja pienempi pulsaatiokerroin. Kolmivaiheinen siltatasasuuntaaja koostuu tavallisesti kuudesta diodista, joista kaksi diodia on kytketty virtalähteen jokaiseen vaiheeseen muodostaen kolme erillistä yksivaiheista siltatasasuuntaajaa. Kun kolmivaiheinen-vaihtovirtalähde vaikuttaa tasasuuntaajaan, kolme yksivaiheista{10}}siltatasasuuntaajaa toimivat samanaikaisesti toteuttaakseen kolmivaiheisen vaihtovirran täyden-aaltotasasuuntauksen.
Tyristori{0}}ohjattu siltatasasuuntaaja
SCR-siltatasasuuntaaja on eräänlainen siltatasasuuntaaja, jossa on ohjattava tasasuuntaustoiminto. Se käyttää tasasuuntauselementtinä SCR:ää ja ohjaa tasasuuntausjännitettä ja -virtaa säätämällä SCR:n johtumiskulmaa. SCR-siltatasasuuntaajan etuna on säädettävä lähtöjännite, nopea vastenopeus, korkea hyötysuhde jne. Sitä käytetään laajalti tehoelektroniikkamuuntimessa, moottorin ohjauksessa ja muilla aloilla.
Kytkentäsiltatasasuuntaaja
Kytkentäsiltatasasuuntaaja on siltatasasuuntaaja, joka hyödyntää tasasuuntaukseen kytkentäputkia (kuten MOSFET, IGBT jne.). Se käyttää korkeataajuista-kytkentätekniikkaa vaihtovirran tasasuuntaamiseen ohjaamalla kytkentäputkien päälle-poiskytkentää. Kytkentäsiltatasasuuntaajan etuna on pieni koko, kevyt paino, korkea hyötysuhde, hyvät lähtöaaltomuodot jne., ja se soveltuu sovellusskenaarioihin, jotka vaativat korkeaa tehokkuutta ja tarkkaa tasasuuntausta.
IV. Siltatasasuuntaajien edut ja haitat
Siltatasasuuntaajalla on seuraavat edut:
Korkea korjaustehokkuus:Siltatasasuuntaaja voi toteuttaa vaihtovirran täyden{0}}aaltotasasuuntauksen korkealla tasasuuntausteholla.
Hyvä lähtöaaltomuoto:siltatasasuuntaajan ulostulo DC-virran aaltomuoto on vakaa, pieni pulsaatiokerroin.
Yksinkertainen rakenne:siltatasasuuntaajan rakenne on yksinkertainen, helppo valmistaa ja huoltaa.
Siltatasasuuntaajalla on kuitenkin myös joitain haittoja:
Suuri määrä diodeja:Siltatasasuuntaaja vaatii neljä diodia, mikä lisää kustannuksia ja huoltovaikeutta.
Suuri koko:Neljän diodin tarpeesta ja vastaavasta piirirakenteesta johtuen siltatasasuuntaajan koko on suhteellisen suuri.
Lämmön hajoamisongelmat:siltatasasuuntaaja tuottaa tietyn määrän lämpöä työprosessissa, ja sen on ryhdyttävä vastaaviin lämmönpoistotoimenpiteisiin normaalin toiminnan varmistamiseksi.
V. Johtopäätös
Siltatasasuuntaaja on tärkeä tasasuuntaaja, jonka etuja ovat korkea hyötysuhde, vakaus ja yksinkertainen rakenne. Se käyttää neljää diodia muodostamaan piirin tietyn kytkennän (siltakytkentä) mukaisesti vaihtovirran tasasuuntauksen toteuttamiseksi. Erilaisten rakenteiden, toimintojen ja sovellusskenaarioiden mukaan siltatasasuuntaajat voidaan jakaa useisiin eri tyyppeihin, kuten yksi-vaihesiltatasasuuntaajiin, kolmivaiheisiin-siltatasasuuntaajiin, piiohjattuihin siltatasasuuntaajiin ja kytkentäsiltatasasuuntaajiin. Käytännön sovelluksissa on tarpeen valita sopiva siltatasasuuntaaja erityistarpeiden mukaan ja ryhtyä vastaaviin toimenpiteisiin sen puutteiden poistamiseksi ja parhaan suorituskyvyn ja hyötyjen saavuttamiseksi.