Тиристорные регуляторы напряжения (ТРН) чаще выполняется в виде управляемых выпрямителей, которые широко применяются в автоматизированном электроприводе металлорежущих станков.

Кроме того, ТРН применяется для регулирования температуры в рабочей зоне электротермических установок ТПЧ и ТВЧ, для регулирования режима работы гальванических ванн (500-1200А), а также в сварочных регуляторах тока, зарядных устройствах.

Для получения управляемого выпрямителя достаточно в мостовой схеме два смежных диода заменить на тиристоры (рис. 2.2).

Рис. 2.2

Регулирование среднего значения тока в ТРН осуществляется за счет изменения времени включенного состоянии тиристоров при постоянной частоте коммутации.

При организации цепей управления тиристорами в большинстве случаев требуется гальваническая развязка цепей управления и силовых цепей.

Управление временем включения тиристоров обеспечивается системой импульсно-фазового управления (СИФУ).

Гальваническая развязка в общем случае необходима, когда основное внимание уделяется ТБ ( > 300В).

В качестве гальванической развязки могут использоваться:

- импульсный трансформатор;

- оптроны;

- оптотиристоры (optimum).

Отечественный оптотиристоры серии ТО обеспечивают коммутацию токов до 80А.

Гальваническая развязка усложняет и удорожает ТРН.

Широко применяется схема ТРН с одним тиристором, имеющим общую точку с блоком управления (СИФУ), который не требует гальванической развязки (рис. 2.3).

Рис. 2.3

Назначение элементов.

VD1 – VD4 – выпрямительный мост, обеспечивающий однополярное напряжение питания  анодной цепи (и нагрузки).

 – нагрузка (якорь ЭД, электронагреватель, гальваническая ванна, дуга).

VS1 –тиристор, выпрямляющий коммутацию тока нагрузки (а также усиливает мощность).

СИФУ – формирует импульсы  управления тиристором с регулируемым фазовым углом α в зависимости от уровня входного сигнала .

Рис. 2.4

На управляющий электрод VS1 подаются короткие импульсы управления  на двойной частоте напряжения питания  тиристора. Эти импульсы сдвинуты от начала синусоиды  на фазовый угол α, который может меняться. В момент прихода импульса тиристор открывается и остается открытым до конца полупериода . В конце этого полупериода тиристор VS1 закрывается по аноду, когда ток анода  стане меньше тока удержания .

При изменении фазы α меняется длительность включенного состояния тиристора и среднее значение напряжения на нагрузке . Таким образом, схема работает в режиме естественной коммутации тиристора.

Схема может работать с нагрузкой  на сторона переменного тока (до моста).

Диаграммы напряжения нагрузки и на аноде дополняют друг друга до синусоида напряжения питания .

Определим зависимость .

 соответствует постоянному напряжению, уровень которого равен среднеинтегральному значению  за полупериод.

, (1)

где

Рис. 2.5

Зависимость – обратная, нелинейная, соответствует косинусу.

Выражение (1) получено для идеального тиристора без учета падения напряжения  на открытом тиристоре. При учете этого напряжения практическая характеристика  будет ниже (рис. 2.5.)