Элемент управляемых выпрямителей – тиристор

Раздел 5 - Управляемые выпрямители

В источниках питания тиристор употребляется для регулирования (стабилизации) напряжения в управляемых выпрямителях и стабилизаторах напряжения в цепи переменного тока. Изменение фазы подачи управляющего импульса на тиристор по отношению к точке “естественной” коммутации (коммутация в неуправляемых выпрямителях) изменяет уровень напряжения на нагрузке. Не считая того, тиристор отыскал обширное Элемент управляемых выпрямителей – тиристор применение в защитных устройствах.


Тиристор имеет четырехслойную структуру с 3-мя p–n переходами. Его резвое включение при подаче импульса управления (по отношению к катоду либо аноду) обеспечивается внутренней, положительной оборотной связью по току. При поступлении UУПР на базу VT2 возрастает коллекторный ток IК2 , что приводит к возрастанию тока базы Элемент управляемых выпрямителей – тиристор транзистора VT1 и повышению его коллекторного тока IК1, происходит лавинное открывание тиристора.

На вольт- амперной характеристике тиристора (ВАХ) участок ОА соответствует открытым переходам П1 и П3 и закрытому переходу П2, к тиристору прикладывается прямое положительное напряжение UПР и отсутствует импульс управления на управляющем электроде (УЭ), что соответствует закрытому состоянию полупроводника. Участок Элемент управляемых выпрямителей – тиристор БВ соответствует ВАХ полупроводникового диодика, когда все p – n переходы открыты. Напряжение Uпр max соответствует динисторному режиму, когда открывание тиристора происходит при достижение граничного значения прямого напряжения (Uпр max) и токе управления равным нулю. Это позволяет управлять включением тиристора без использования системы управления. Участок ОГ ВАХ соответствует открытому переходу П Элемент управляемых выпрямителей – тиристор2 и закрытым переходам П1 и П3. Для обеспечения гарантированного включения тиристора нужно подобрать по мощности и продолжительности сигнал управления тиристором. Если значение прямого напряжения UПР не достаточно, то нужно прирастить управляющий ток IУ (смотри ВАХ тиристора).

Условием включения тиристора является подача положительного импульса управления на УЭ с Элемент управляемых выпрямителей – тиристор определенной продолжительностью (с учетом времени включения тиристора) при положительном прямом напряжении меж анодом (А) и катодом (К). Условием выключения тиристора является понижение прямого тока ниже уровня тока удержания (IУД) - точка Б, который очень мал. При выключении тиристора нужно выдержать время, нужное для гарантированного его выключения (время выключения тиристора довольно огромное Элемент управляемых выпрямителей – тиристор и составляет несколько 10-ов мкс). Для выключения тиристора также довольно приложить оборотное напряжение либо понизить ток в цепи анода до нуля.

На рисунке изображена ВАХ управляющего перехода тиристора:


Заштрихованная область ВАХ соответствует пределам допустимой мощности сигнала управления для обеспечения гарантированного отпирания тиристора. Нижние границы учитывают температуру полупроводникового Элемент управляемых выпрямителей – тиристор элемента. Зависимо от продолжительности управляющего сигнала меняется верхняя граница допустимой мощности сигнала (PДОП). 2-ая ВАХ определяет границы наибольшей температуры и малого сопротивления управляющего p-n перехода, 1-ая ВАХ определяет границы малой температуры и наибольшего сопротивления управляющего p- n перехода.

Есть требования к динамическим характеристикам тиристора: скорости конфигурации прямого тока тиристора Элемент управляемых выпрямителей – тиристор diпр/dt и скорости конфигурации прямого напряжения тиристора dUпр/dt. Для ограничения скорости конфигурации тока поочередно с тиристором включают уравнительный реактор. Довольно 1-го витка в дросселе, чтоб ограничить скорость нарастания тока, потому на проводник надевается ферритовое кольцо.

При увеличении скорости конфигурации прямого напряжения Uпр, может появиться самопроизвольное включение Элемент управляемых выпрямителей – тиристор элемента.


Для ограничения скорости нарастания прямого напряжения параллельно тиристору врубается RVDC-цепь. Конденсатор ограничивает уровень всплесков напряжения, что исключает появление аварийного режима (перенапряжения), а диодик обеспечивает резвый разряд конденсатора при открывании тиристора.


На рисунке показана схема, формирующая управляющий сигнал для тиристора.

Трансформатор T обеспечивает гальваническую развязку силовой цепи и системы управления Элемент управляемых выпрямителей – тиристор и увеличивает уровень напряжения управляющего сигнала, транзистор наращивает мощность сигнала. При подаче управляющего импульса с системы управления на транзисторный ключ VT1 протекает ток по контуру: “+” U1; первичная цепь трансформатора Т; коллектор- эмиттер VT1; “-“ U1. В цепи намагничивания трансформатора T скапливается реактивная энергия, которая вызывает возникновения отрицательного выброса Элемент управляемых выпрямителей – тиристор напряжения в форме импульса управления. Индуктивность рассеяния и емкостью коллекторного перехода VT1 приводят к возникновению всплесков напряжения на “фронтальном фронте” импульса управления (переходный процесс). Во избежание “неверного” включения тиристора во вторичной цепи трансформатора установлены: выпрямительный диодик VD1 и защитный диодик VD2.

Симметричный управляемый выпрямитель (однофазовый, двухтактный)


На рисунке показана принципная Элемент управляемых выпрямителей – тиристор схема симметричного управляемого выпрямителя и временные диаграммы токов и напряжений.

На интервале времени [0; p] к тиристорам VS1 и VS4 приложено прямое положительное напряжение. В момент времени a1 на управляющий электрод этих тиристоров подается импульс управления. Тиристоры открываются и напряжение U2 передается в нагрузку. При работе на активную нагрузку Элемент управляемых выпрямителей – тиристор в момент p (из-за понижения анодного тока ниже тока удержания) происходит запирание тиристоров VS1 и VS4 . На интервале [p; p+a2] в нагрузке напряжение равно нулю, т.к. происходит задержка подачи управлющего импульса на угол a2.

При работе на индуктивную нагрузку (ключ S разомкнут) на интервале [p; p+a2] отрицательное Элемент управляемых выпрямителей – тиристор напряжение U2 передается в нагрузку. Ток в цепи выпрямителя (IL) имеет положительное значение и тиристоры VS1, VS4 остаются в открытом состоянии; тиристоры VS2, VS3 не раскрылись, т.к. на их не поступили управляющие импульсы. На этом интервале происходит рекуперация реактивной энергии дросселя в источник U1. Этот режим Элемент управляемых выпрямителей – тиристор именуется инверторным режимом работы выпрямителя. Возникновение отрицательного “выброса” напряжения в составе выпрямленного напряжения понижает его уровень. Для исключения этого явления употребляют оборотный диодик, включенный параллельно нагрузке либо перебегают к несимметричной схеме выпрямления.


elektrostatikaho-referat.html
elektrosvyaz.html
elektrotehnicheskaya-i-kabelnaya-produkciya-optovaya-torgovlya-stranica-4.html