Включения тиристоров

Триодный тиристор кроме анодного и катодного выводов имеет еще вывод управляющего электрода УЭ. Последний подключается либо к ближайшей к катоду ^-области, либо к ближайшей к аноду и-области. В соответствии с этим различают катодное и анодное управление тиристором. Первое подключение более распространено. Структура тиристора с катодным управлением, его условное изображение и ВАХ приведены на 10.28. При изменении напряжения управления U п изменяется и напряжение включения тиристора ?/вкл- Следовательно, его можно использовать как управляемый ключ.

Через 1/2 периода после включения тиристора КЗ1, и выключения тиристора VSi под действием импульса управления и п2 ( 10.47, б) откроется тиристор У5г. Напряжение между анодом и катодом тиристора VS\ станет отрицательным (UyS1 - ut -иг < 0) ( 10.47, а) и он запирается. Далее процесс переключения тиристоров периодически повторяется, так что токи в них i\ и /j представляют собой последовательность прямоугольных импульсов* с амплитудой /о = U о1гн и длительностью Т/2 ( 10.47, в), ток нагрузки постоянный (/( = = /о = /I + /а) ( 10.47, г), а ток в первичной обмотке трансформа-

Через половину периода после включения тиристора F5, и выключения тиристора VS2 под действием импульса управления и ^"откроется тиристор VSi. Одновременно напряжение между анодом и катодом тиристора KS, станет отрицательным (UyS1 ="i ~м2 < 0) и он запира-

к управлению во времени моментом отпирания (включения) тиристора. Это осуществляется за счет сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением, подаваемым на управляющий электрод тиристора. Такой сдвиг фаз называют углом управления и обозначают а ( 9.30, б), а способ управления называют фазовым. Управление величиной а осуществляют с помощью фазовращающей #2С-цепи, которая позволяет изменять угол а от 0 до 90°. При этом выпрямленное напряжение регулируют от наибольшего значения до его половины. Резистором Ri изменяют напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора. Диод Д обеспечивает подачу на управляющий электрод положительных однополярных импульсов.

7.21. Переходный процесс включения тиристора.

Допустимая скорость нарастания прямого тока dJnp/dt имеет большое значение при работе тиристоров. Дело в том, что ток управления распределяется неравномерно по площади структуры и локализуется в окрестности управляющего электрода. Поэтому процесс включения тиристора развивается прежде всего в этой окрестности, а затем распространяется в плоскости кремниевой пластины. При этом скорость нарастания тока в силовой цепи тиристора составляет 50...500 А/икс и номинального значения ток достигает за несколько микросекунд. В результате в районе управляющего электрода возникает громадная плотность тока, высокая плотность потерь и быстрый разогрев структуры в окрестностях управляющего электрода. Это может привести к разрушению структуры.

Триодный тиристор кроме анодного и катодного выводов имеет еще вывод управляющего электрода УЭ. Последний подключается либо к ближайшей к катоду /^-области, либо к ближайшей к аноду «области. В соответствии с этим различают катодное и анодное управление тиристором. Первое подключение более распространено. Структура тиристора с катодным управлением, его условное изображение и ВАХ приведены на 10.28. При изменении напряжения управления U изменяется и напряжение включения тиристора #вкя. Следовательно, его можно использовать как управляемый ключ.

Через 1/2 периода после включения тиристора К5( и выключения тиристора У8г под действием импульса управления и п2 ( 10.47,6) откроется тиристор К52. Напряжение между анодом и катодом тиристора VS\ станет отрицательным (uvsl = и\ -и^ < 0) ( 10.47, а) и он запирается. Далее процесс переключения тиристоров периодически повторяется, так что токи в них Л и <°2 представляют собой последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой /о = ?/о/гн и длительностью Г/2 ( 10.47, в), ток нагрузки постоянный (/„ = = /о = i + /j) ( 10.47, г), а ток в первичной обмотке трансформа-

Через половину периода после включения тиристора VS\ и выключения тиристора У5г под действием импульса управления и • откроется тиристор VS-i. Одновременно напряжение между анодом и катодом тиристора KS, станет отрицательным (uysi = 1/1 -м2 < 0) ионзапира-

Триодный тиристор кроме анодного и катодного выводов имеет еше вывод управляющего электрода УЭ. Последний подключается либо к ближайшей к катоду р-области, либо к ближайшей к аноду «-области. В соответствии с этим различают катодное и анодное управление тиристором. Первое подключение более распространено. Структура тиристора с катодным управлением, его условное изображение и ВАХ приведены на 10.28. При изменении напряжения управления U (] изменяется и напряжение включения тиристора U п. Следовательно, его можно использовать как управляемый ключ.

Через 1/2 периода после включения тиристора VSl и выключения тиристора VS2 под действием импульса управления и п2 ( 10.47,6) откроется тиристор VS2. Напряжение между анодом и катодом тиристора VSl станет отрицательным (uysl = и\ ~и2 < 0) ( 10.47, а) и он запирается. Далее процесс переключения тиристоров периодически повторяется, так что токи в них i\ и /г представляют собой последовательность прямоугольных импульсов" с амплитудой /0 = U0/r и длительностью Г/2 ( 10.47, в), ток нагрузки постоянный (/н = = /о = /1 + /2) ( 10.47, г), а ток в первичной обмотке трансформа-

На 17.9 приведена схема преобразователя (регулятора) переменного напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с двумя встречно-параллельными тиристорами в каждой фазе. Система управления СУ синхронно открывает тиристоры в порядке чередования фаз. Изменяя момент времени включения тиристоров (см. 10.42), можно регулировать амплитуду напряжения основной гармоники. Выключение тиристоров осуществляется автоматически при изменении полярности напряжения соответствующей фазы. Такой режим называется естественной коммутацией.

Регулирование зарядного процесса может осуществляться посредством инвертора, и в этом случае используется неуправляемый выпрямитель В (см. 3.15, а). Система управления, на которую поступают сигналы обратной связи ОС по зарядному току и напряжению на ЕН. регулирует момент времени включения тиристоров, благодаря чему изменяются выходные напряжения и токи инвертора. Наиболее распространено регулирование, обеспечивающее максимум КПД при /Сн = const или постоянство мгновенной мощности uClt(t)iCu(t) = const. Если регулирование производится посредством управляемого выпрямителя, то инвертор выполняется нерегулируемым.

Для обеспечения надежного включения тиристоров в рабочем диапазоне температур система управления должна обеспечивать токи и напряжения, превышающие граничные значения, но ограниченные максимально допустимыми значениями средней мощности потерь, т. е. рабочие точки на диаграмме управления должны находиться внутри заштрихованных площадок, каждая из которых соответствует определенной температуре. При температурах — 40, + 20 и + 110° С верхние граничные значения для мощных тиристоров составляют 6 В и 320 мА; 4,5 В и 220 мА; 2,5 В и 80 мА.

Для расчета параллельного соединения тиристоров и выбора параметров импульсов управления необходимо знать время вклю-ния /вкл- Рассмотрим переходный процесс включения тиристоров ( 7.21). Величина /вкл определяется как промежуток времени между началом импульса управления и моментом, когда величина прямого напряжения Unp уменьшится до 10% от своего начального значения: Эта величина является функцией величины и характера нагрузки, а также параметров управляющего импульса.

Время восстановления запирающей способности тиристоров в в обратном направлении имеет большое значение при их последовательном соединении. В этом случае к тиристору, который имеет г минимальное время восстановления и первым восстанавливает запирающую способность в обратном направлении, прикладывается все обратное напряжение. Это может привести к пробою тиристора. Важным параметром тиристора является допустимая скорость нарастания прямого напряжения dUnv/dt, которую необходимо учитывать при проектировании преобразователей во избежание ложного включения тиристоров. Напряжение переключения ?/пср резко уменьшается с ростом dUnv/dt из-за влияния зарядной емкое-

Таблица 61. Значения коэффициентов ka, hi, k3, Аиопр ПРИ различных схемах включения тиристоров

На 17.9 приведена схема преобразователя (регулятора) переменного напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с двумя встречно-параллельными тиристорами в каждой фазе. Система управления СУ синхронно открывает тиристоры в порядке чередования фаз. Изменяя момент времени включения тиристоров (см. • 10.42), можно регулировать амплитуду напряжения основной гармоники. Выключение тиристоров осуществляется автоматически при изменении полярности напряжения соответствующей фазы. Такой режим называется естественной коммутацией.

На 17.9 приведена схема преобразователя (регулятора) переменного напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с двумя встречно-параллельными тиристорами в каждой фазе. Система управления СУ синхронно открывает тиристоры в порядке чередования фаз. Изменяя момент времени включения тиристоров (см. 10.42), можно регулировать амплитуду напряжения основной гармоники. Выключение тиристоров осуществляется автоматически при изменении полярности напряжения соответствующей фазы. Такой режим называется естественной коммутацией.

В динамических и статических режимах работы моменты включения тиристоров и диодов определяются нелинейными неоднородными дифференциальными уравнениями, описывающими совместную работу тиристорного регулятора напряжения и асинхронного двигателя. В произвольный момент времени система может находиться в одном из пяти состояний: 1) открыты соответствую-

В динамических и статических режимах работы моменты включения тиристоров и диодов определяются нелинейными неоднородными дифференциальными уравнениями, описывающими совместную работу тиристорного регулятора напряжения и асинхронного двигателя. В произвольный момент времени система может находиться в одном из пяти состояний: 1) открыты соответствующие тиристоры трех фаз; 2) открыты тиристорные элементы фаз В, С; 3) открыты тиристорные элементы фаз А, С; 4) открыты тиристорные элементы фаз А, В; 5) закрыты все тиристорные элементы. Поэтому для каждого временного интервала, соответствующего двум соседним коммутациям тиристорных элементов, решается частичная задача, а решение состоит из последовательного решения большого количества различных частичных задач. По основному закону коммутации начальные значения токов и потокосцеплений для очередной частичной задачи определяются по предыдущей.

Момент времени включения тиристоров и длительность их работы определяются углом управления а, отсчет которого производят от угла естественного включения л/3, сдвинутого влево от максимума синусоидального напряжения фаз вторичных обмоток трансформатора.