Повторяющихся импульсов

В соответствии с рекомендациями ГОСТов и стандартов СЭВ основными классификационными параметрами тиристоров приняты прямой ток (предельное значение среднего за период тока) и класс по напряжению. Под классом понимается предельное эксплуатационное повторяющееся напряжение в сотнях волы, не вызывающее самопроизвольного включения тиристора или разрушения его структуры. Важным эксплуатационным параметром является

3.21. К определению терминов «повторяющееся напряжение», «неповторяющееся напряжение» и «импульсное рабочее напряжение»

Смысл терминов «повторяющееся напряжение» и «неповторяющееся напряжение» поясняет 3.21. Импульсы He-повторяющегося напряжения прикладываются к тиристору с частотой, меньшей частоты питающей сети. Эти импульсы могут следовать хаотично во времени, не подчиняясь какой-либо определенной закономерности, но наименьший интервал времени между двумя соседними импульсами должен быть достаточно велик (около секунды или больше) с тем, чтобы влияние предыдущего импульса на состояние тиристора полностью исчезло к моменту приложения следующего импульса. Импульсы повторяющегося напряжения прикладываются к тиристору с частотой питающей сети. Повторяющиеся перенапряжения обусловлены в основном процессами коммутации в тиристорном преобразователе; неповторяющиеся перенапряжения вызываются внешней по отношению к преобразователю причиной — перенапряжениями в питающей сети, грозовыми перенапряжениями и т. д.

ренним КЗ или перегрузкой преобразователя. Перенапряжения в диоде могут возникнуть только в обратном направлении, в то время как в управляемом полупроводниковом приборе они могут возникнуть в обоих направлениях. В каталогах номинальные напряжения нормируются следующим образом [39, 40]: обратное повторяющееся напряжение ?)Обр.п — это максимально допу-

стимое мгнобенное значение напряжения, периодически прикладываемого к тиристору или диоду в обратном направлении; прямое повторяющееся напряжение Unp.-a — это максимально допустимое мгновенное значение напряжения, периодически прикладываемого к тиристору в прямом направлении; неповторяющиеся напряжения ?/обр.неп и Unp.Hen — это максимально допустимые мгновенные значения любого напряжения, нерегулярно прикладываемого к полупроводниковому прибору соответственно в обратном и прямом направлениях.

Зная номинальное обратное повторяющееся напряжение вентиля и коэффициент запаса Ь, можно определить допустимое обратное напряжение:

Для создания преобразователя используются диоды типа D250 [40] Их технические данные номинальный ток при установке дио да на теплоотводящий радиатор /НОм=70 А (естественное охлаждении) и /ном = 160 А (принудительное охлаждение при скорости по тока воздуха 6 м/с), допустимое обратное повторяющееся напряжение иобР п=400 В Прямая вольт амперная характеристика диода

Задача 6.9. Управляемый выпрямитель со схемой соединения ЗФШЗП работает на нагрузку, состоящую из реактора с индуктивностью ici^oo и резистора с сопротивлением Rt. Напряжение вентильной обмотки преобразовательного трансформатора ?Л=190 В; индуктивность коммутации Lt e=0,2 мГн. Наибольшее значение тока нагрузки /d= = 100 А. Рассчитать параметры RC-non-тура для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений. Применены тиристоры типа Т 130 N/800 [39]. Характеристика запасаемого в тиристорах заряда приведена на 6.31. Допустимое обратное повторяющееся напряжение тиристоров 6'обр.и = 800 В.

Класс тиристоров определяет повторяющееся напряжение Un, т. е, максимально допустимое мгновенное напряжение, прикладываемое к тиристору в процессе коммутации в каждый период напряжения сети. Рекомендуемое рабочее напряжение тиристора определяется амплитудой напряжения сети и равно 0,8Uu. Если учитывать возможность неравномерного распределения напряжения на тиристорах, включенных в фазы обмоток АД, то независимо от силовой схемы ТПН напряжение на тиристоре может оказаться равным амплитуде V'ат линейного напряжения. Характерной особенностью работы тиристоров в статорных цепях АД является то, что при отключении АД напряжение на тиристорах значительно повышается за счет ЭДС, наводимых в обмотках АД затухающим полем ротора. Как показали исследования, это напряжение может достигнуть {1,4-*-1,8)?/лт. С учетом этого класс тиристора можно определить по формуле

^ОБР, и. п — обратное импульсное повторяющееся напряжение: наибольшее мгновенное значение обратного напряжения;

дальных напряжений специальной формы. Одним из самых распространенных на практике генераторов такого типа являются релаксационные генераторы пилообразного напряжения, рассмотренные в предыдущей главе. За счет повторяющихся процессов заряда и разряда конденсатора на его зажимах возникает периодическое несинусоидальное напряжение почти треугольной формы. В промышленной электронике широко применяется другой тип релаксационного генератора— мультивибратор, в котором также происходят процессы заряда и разряда конденсаторов. Благодаря использованию транзисторов или электронных усилительных ламп в этих генераторах удается получать периодические несинусоидальные напряжения в виде повторяющихся импульсов прямоугольной формы.

Периодическая последовательность импульсов ( 6.1) характеризуется периодом повторения (следования) Т, т. е. отрезком времени между началом двух соседних однополярных импульсов. Величину F = 1/7" называют частотой следования импульсов. Отношение периода повторения к длительности импульса характеризует скважность периодически повторяющихся импульсов:

При импульсном режиме работы в большинстве случаев приходится иметь дело с последовательностью периодически повторяющихся импульсов той или иной формы — импульсным колебанием.

и сигнала ОС (напряжения постоянного тока). Этот сигнал управляет формирователем компенсирующего напряжения, величина которого после нескольких периодов входного сигнала устанавливается равной величине их амплитуды. Компенсирующее устройство периодически сравнивает измеряемое напряжение с напряжением ОС, поэтому их нельзя использовать для измерения коротких, единичных и редко повторяющихся импульсов.

Мультивибратором называется генератор периодически повторяющихся импульсов прямоугольной формы. Мультивибратор является автогенератором и работает без подачи входного сигнала.

Особенность осциллографирования одиночных и периодически повторяющихся импульсов наносекундной и еще меньшей длительности, а также колебаний СВЧ, состоит в появлении искажений вследствие следующих причин.

Применение дисперсионно-временного метода позволяет упростить устройство анализаторов параллельного типа, построить анализатор в реальном масштабе времени, т. е. получать результаты в темпе поступления входного сигнала, а также обеспечить анализ спектров одиночных и редкоповторяющихся импульсов.

Огибающая выходного напряжения выражается, как u(t) = (Kj~V na)G(Q), где Q — линейная функция времени, и выражает модуль спектральной функции импульса, развернутого во времени. Масштаб частоты по оси времени на экране осциллографа составляет dQ/dl=l/2a. Тогда время анализа Тл спектра с эффективной полосой До>Эф можно записать, как Га=Ла>эфА^А^=2аДсОэф, а условие неискаженного воспроизведения модуля спектральной функции можно выразить через время анализа Га^О.бт^Ашэф. Понятно, что период развертки Гр должен быть больше времени анализа 7Y Если исследуемый сигнал имеет вид повторяющихся импульсов, то необходимо, чтобы отклики, вызванные соседними импульсами, не перекрывались. Следовательно, длительность паузы между импульсами тп должна быть больше времени аналива Га. Это обстоятельство накладывает ограничение на скважность исследуемых импульсов.

Для повторяющихся импульсов выходного тока, т. е. при рабочих нагрузках в течение всего срока службы, воздействие эффекта локализации энергии усугубляется термо-циклированием, т. е. быстрым периодическим изменением температуры в малом объеме. Дело в том, что температурный градиент, имеющийся в структуре, может привести к растрескиванию кристалла из-за периодических термических напряжений. Экспериментально показано, что при по-

вторяющихся импульсах 7пр снижается в 3—5 раз по сравнению с режимом неповторяющихся импульсов.

Таким образом, переходный процесс в интервале времени от О до ty можно заменить установившимся процессом, происходящим в той же цепи под действием периодически повторяющихся импульсов (вычерчены утолщенной линией на 3.8, б) с амплитудой, равной 1.