Елемент керованих випрямлячів - тиристор 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Елемент керованих випрямлячів - тиристор



 

У джерелах живлення тиристор використовується для регулювання (стабілізації) напруги в керованих випрямлячах і стабілізаторах напруги в колі змінного струму. Зміна фази подачі керуючого імпульсу на тиристор по відношенню до точки "природною" комутації (комутація в некерованих випрямлячах) змінює рівень напруги на навантаженні. Крім того, тиристор знайшов широке застосування в захисних пристроях.

Т
ірістор
має чотиришарову структуру з трьома p - n переходами. Його швидке включення при подачі імпульсу управління (по відношенню до катода або анода) забезпечується внутрішньої, позитивним зворотним зв'язком по струму. При надходженні U УПР на базу VT2 збільшується колекторний струм I К2, що приводить до зростання струму бази транзистора VT1 і збільшенню його колекторного струму I К1, відбувається лавинної відкривання тиристора.

На вольт-амперної характеристиці тиристора (ВАХ) ділянка ОА відповідає відкритим переходам П1 і П3 і закритому переходу П2, до тиристору прикладається пряме позитивне напруга U ПР і відсутня імпульс управління на керуючому електроді (УЕ), що відповідає закритому стану напівпровідника. Ділянка БВ відповідає ВАХ напівпровідникового діода, коли всі p - n переходи відкриті. Напруга U пр max відповідає діністорному режиму, коли відкривання тиристора відбувається при досягнення граничного значення прямої напруги (U пр max) і струмі управління рівним нулю. Це дозволяє управляти включенням тиристора без використання системи управління. Ділянка ОГ ВАХ відповідає відкритому переходу П2 і закритим переходам П1 і П3. Для забезпечення гарантованого включення тиристора необхідно підібрати по потужності і тривалості сигнал управління тиристором. Якщо значення прямої напруги U ПР мало, то необхідно збільшити керуючий струм I У (дивися ВАХ тиристора).

^ Умовою включення тиристора є подача позитивного імпульсу управління на УЕ з певною тривалістю (з урахуванням часу включення тиристора) при позитивному прямій напрузі між анодом (А) і катодом (К). Умовою виключення тиристора є зниження прямого струму нижче рівня струму утримання (I УД) - точка Б, який досить малий. При вимиканні тиристора необхідно витримати час, необхідний для гарантованого його виключення (час вимикання тиристора досить велика і складає кілька десятків мкс). Для виключення тиристора також досить прикласти зворотну напругу або знизити струм в ланцюзі анода до нуля.

На малюнку зображена ^ ВАХ керуючого переходу тиристора:

 

Заштрихована область ВАХ відповідає межам допустимої потужності сигналу керування для забезпечення гарантованого відмикання тиристора. Нижні межі враховують температуру напівпровідникового елемента. В залежності від тривалості управляючого сигналу змінюється верхня межа допустимої потужності сигналу (P ДОП). Друга ВАХ визначає межі максимальної температури та мінімального опору керуючого pn переходу, перша ВАХ визначає межі мінімальної температури і максимального опору керуючого p-n переходу.

Існують вимоги до динамічних параметрах тиристора: швидкості зміни прямого струму тиристора di пр / dt і швидкості зміни прямої напруги тиристора dU пр / dt. Для обмеження швидкості зміни струму послідовно з тиристором включають зрівняльний реактор. Досить одного витка в дроселі, щоб обмежити швидкість наростання струму, тому на провідник надівається ферритові кільце.

При збільшенні швидкості зміни прямого напруги Uпр, може виникнути мимовільне включення елемента.

Д
ля обмеження швидкості наростання прямого напруги паралельно тиристору включається RVDC-ланцюг. Конденсатор обмежує рівень сплесків напруги, що виключає виникнення аварійного режиму (перенапруги), а діод забезпечує швидкий розряд конденсатора при відкриванні тиристора.


На малюнку показана схема, що формує керуючий сигнал для тиристора.

Трансформатор T забезпечує гальванічну розв'язку силового ланцюга і системи управління та підвищує рівень напруги керуючого сигналу, транзистор збільшує потужність сигналу. При подачі керуючого імпульсу з системи управління на транзисторний ключ VT1 протікає струм по контуру: "+" U 1; первинна ланцюг трансформатора Т; колектор-емітер VT1; "-" U 1. У ланцюзі намагнічення трансформатора T накопичується реактивна енергія, яка викликає появи негативного викиду напруги в формі імпульсу управління. Індуктивність розсіювання і ємністю колекторного переходу VT1 призводять до появи сплесків напруги на "передньому фронті" імпульсу управління (перехідний процес). Щоб уникнути "помилкового" включення тиристора у вторинному ланцюзі трансформатора встановлені: випрямний діод VD1 і захисний діод VD2.


^ Симетричний керований випрямляч (однофазний, двотактний)

Н
а малюнку показана принципова схема симетричного керованого випрямляча і тимчасові діаграми струмів і напруг.


На інтервалі часу [0; p] до тиристорам VS1 і VS4 докладено пряме позитивне напруга. У момент часу a 1 на керуючий електрод цих тиристорів подається імпульс управління. Тиристори відкриваються і напруга U2 передається в навантаження. При роботі на активне навантаження в момент p (через зниження анодного струму нижче струму утримання) відбувається запирання тиристорів VS1 і VS4. На інтервалі [p; p + a 2] в навантаженні напруга дорівнює нулю, тому відбувається затримка подачі управлющего імпульсу на кут a 2.

При роботі на індуктивне навантаження (ключ S розімкнений) на інтервалі [p; p + a 2] негативна напруга U2 передається в навантаження. Струм в ланцюзі випрямляча (I L) має позитивне значення і тиристори VS1, VS4 залишаються у відкритому стані; тиристори VS2, VS3 не відкрилися, тому на них не надійшли керуючі імпульси. На цьому інтервалі відбувається рекуперація реактивної енергії дроселя в джерело U 1. Цей режим називається інверторним режимом роботи випрямляча. Поява негативного "викиду" напруги в складі випрямленої напруги знижує його рівень. Для виключення цього явища використовують зворотний діод, включений паралельно навантаженні або переходять до несиметричної схемою випрямлення.

^



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; просмотров: 192; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 172.71.223.102 (0.009 с.)