مبدأ العمل والأنواع الرئيسية لمقومات الجسر

أولا: المقدمة

تعد مقومات الجسر (مقومات الجسر) مقومًا مهمًا في مجال إلكترونيات الطاقة، وتتمثل مهمتها الرئيسية في تحويل التيار المتردد (AC) إلى تيار مباشر (DC). مع مزاياه من الكفاءة العالية، الاستقرار والهيكل البسيط، تم استخدام مقوم الجسر على نطاق واسع في الطاقة الكهربائية، الاتصالات، التحكم الصناعي وغيرها من المجالات. في هذه الورقة، سيتم تقديم مبدأ العمل والأنواع الرئيسية لمقومات الجسور بالتفصيل، وذلك لتزويد القراء بفهم شامل ومتعمق-.

ثانيا. مبدأ عمل مقوم الجسر

يعتمد مبدأ تشغيل مقوم الجسر على الموصلية أحادية الاتجاه للصمام الثنائي. إنها تستخدم أربعة صمامات ثنائية (D1، D2، D3، D4) لتشكيل دائرة وفقًا لاتصال محدد (اتصال الجسر) لتحقيق تصحيح التيار المتردد.

على وجه التحديد، عند تطبيق نصف الأسبوع الموجب من إمداد التيار المتردد على مقوم الجسر، تكون الثنائيات D1 وD3 متحيزة للأمام، في حين تكون الثنائيات D2 وD4 متحيزة عكسيًا. في هذا الوقت، يتم توصيل الثنائيات D1 وD3، وينتقل التيار من الطرف الموجب لمصدر الطاقة عبر D1، والحمل، وD3 إلى الطرف السالب لمصدر الطاقة، مما يشكل مسار تيار أمامي. في الوقت نفسه، قطع الثنائيات D2 وD4، لا تشارك في عملية التوصيل.

عندما يعمل نصف الأسبوع السالب من مصدر طاقة التيار المتردد على مقوم الجسر، تكون الثنائيات D2 وD4 في حالة الانحياز الأمامي، بينما تكون الثنائيات D1 وD3 في حالة الانحياز العكسي. في هذا الوقت، يتم توصيل الثنائيات D2 وD4، ويعود التيار من الطرف السالب لمصدر الطاقة عبر D4، والحمل، وD2 إلى الطرف الموجب لمصدر الطاقة، مما يشكل مسار تيار عكسي. في الوقت نفسه، يتم قطع الثنائيات D1 و D3 ولا تشارك في العملية الموصلة.

من خلال العملية المذكورة أعلاه، يحقق مقوم الجسر تصحيحًا كاملاً للموجة-لطاقة التيار المتردد. سواء كان مصدر طاقة التيار المتردد في نصف دورة إيجابية أو سلبية، يمكن لمقوم الجسر التأكد من أن التيار من مصدر الطاقة يتدفق بشكل إيجابي إلى الحمل، ثم من تدفق الحمل مرة أخرى إلى مصدر الطاقة السلبي، وتشكيل تيار مستمر ثابت.

ثالثا. الأنواع الرئيسية لمقومات الجسور

يمكن تقسيم مقومات الجسور إلى أنواع مختلفة وفقًا للهياكل والوظائف وسيناريوهات التطبيق المختلفة. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة من مقومات الجسور:

مقوم الجسر -أحادي الطور

يعد مقوم الجسر -أحادي الطور هو النوع الأساسي من مقوم الجسر وهو مناسب فقط لإمدادات طاقة التيار المتردد -أحادية الطور. يتكون مقوم الجسر -الواحد من أربعة صمامات ثنائية متصلة في اتصال الجسر. عندما يتم تطبيق مصدر طاقة تيار متردد - أحادي الطور على المقوم، يكون مقوم الجسر قادرًا على تحقيق تصحيح كامل للموجة - لطاقة التيار المتردد وإخراج طاقة تيار مستمر مستقرة.

مقومات جسر الطور-ثلاثية

تعد مقومات جسر الطور-ثلاثية مناسبة لمصادر طاقة التيار المتردد ذات الطور-ثلاثة. بالمقارنة مع مقومات الجسر -أحادية الطور، تتمتع مقومات الجسر ذات الطور الواحد-بكفاءة تصحيح أعلى وعامل نبض أصغر. عادةً ما يتكون مقوم الجسر ثلاثي الطور- من ستة صمامات ثنائية، مع صمامين متصلين بكل مرحلة من مزود الطاقة لتكوين ثلاثة مقومات جسر الطور المنفصلة -. عندما يعمل مصدر طاقة التيار المتردد -ثلاثي الطور على المقوم، تعمل مقومات الجسر-الثلاثية أحادية الطور في نفس الوقت لتحقيق تصحيح الموجة الكامل-لطاقة التيار المتردد ثلاثية-الطور.

الثايرستور-مقوم جسر يتم التحكم فيه

مقوم الجسر SCR هو نوع من مقوم الجسر مع وظيفة تصحيح يمكن التحكم فيها. إنه يستخدم SCR كعنصر التصحيح، ويتحكم في جهد التصحيح والتيار من خلال التحكم في زاوية التوصيل لـ SCR. يتميز مقوم الجسر SCR بمزايا جهد الخرج القابل للتعديل، وسرعة الاستجابة السريعة، والكفاءة العالية، وما إلى ذلك. ويستخدم على نطاق واسع في محول الطاقة الإلكتروني، والتحكم في المحركات وغيرها من المجالات.

تبديل مقوم الجسر

مقوم جسر التبديل هو مقوم جسر يستخدم أنابيب التبديل (مثل MOSFET، IGBT، إلخ) للتصحيح. إنها تعتمد تقنية التبديل عالية التردد- لتحقيق تصحيح التيار المتردد عن طريق التحكم في تشغيل-إيقاف أنابيب التبديل. يتميز مقوم الجسر التبديلي بمزايا الحجم الصغير، الوزن الخفيف، الكفاءة العالية، الأشكال الموجية الجيدة للإخراج، وما إلى ذلك، وهو مناسب لسيناريوهات التطبيق التي تتطلب كفاءة عالية وتصحيح عالي الدقة.

رابعا. مزايا وعيوب مقومات الجسر

يتمتع مقوم الجسر بالمزايا التالية:

كفاءة تصحيح عالية:يستطيع مقوم الجسر تحقيق التصحيح الكامل للموجة-لطاقة التيار المتردد، بكفاءة تصحيح عالية.

الموجي الناتج الجيد:مقوم الجسر الناتج الموجي الحالي DC مستقر، معامل نبض صغير.

هيكل بسيط:هيكل مقوم الجسر بسيط وسهل التصنيع والصيانة.

ومع ذلك، فإن مقوم الجسر لديه أيضًا بعض العيوب:

عدد كبير من الثنائيات:يتطلب مقوم الجسر أربعة صمامات ثنائية، مما يزيد من التكلفة وصعوبة الصيانة.

حجم كبير:نظرًا للحاجة إلى أربعة صمامات ثنائية وبنية الدائرة المقابلة، فإن حجم مقوم الجسر كبير نسبيًا.

مشاكل تبديد الحرارة:سوف ينتج مقوم الجسر كمية معينة من الحرارة في عملية العمل، ويحتاج إلى اتخاذ تدابير تبديد الحرارة المقابلة لضمان التشغيل العادي.

خامسا الاستنتاج

يعد مقوم الجسر مقومًا مهمًا يتمتع بمزايا الكفاءة العالية والاستقرار والبنية البسيطة. إنها تستخدم أربعة صمامات ثنائية لتشكيل دائرة وفقًا لاتصال محدد (اتصال الجسر) لتحقيق تصحيح التيار المتردد. وفقًا للهياكل والوظائف وسيناريوهات التطبيق المختلفة، يمكن تقسيم مقومات الجسور إلى أنواع مختلفة، مثل مقومات الجسر -أحادية الطور، ومقومات الجسور ثلاثية الطور-، ومقومات الجسر التي يتم التحكم فيها بالسيليكون، ومقومات جسر التبديل. في التطبيقات العملية، من الضروري اختيار النوع المناسب من مقوم الجسر وفقًا للاحتياجات المحددة واتخاذ التدابير المناسبة للتغلب على عيوبه وتحقيق أفضل أداء وفوائد.