Tiristori de principiu, modele, stiluri și moduri de a încorpora

Principiul de funcționare al tiristorului

electronic de putere, Tiristori nu este controlat în totalitate de cheia. De aceea, uneori, în literatura de specialitate se face referire ca tiristor sale cu un singur scop, care poate fi tradus printr-un semnal de control numai într-o stare efectuarea, adică. E. inclus. Pentru a-l dezactiva (pentru funcționarea DC), este necesar să se ia măsuri speciale pentru a asigura dezintegrarea curent la zero.

Comutatorul Tiristori poate conduce curentul într-o singură direcție, iar în stare închisă este capabil să reziste atât directe, cât și de tensiune inversă.

Tiristorului are patru p-n-p-n-structură cu trei terminale: un anod (A), cu catod (C) și un electrod de control (G), așa cum se reflectă în Fig. 1

Fig. 1. Normal SCR: a) - simbol grafic condiționat; b) - caracteristica curent-tensiune.

Fig. 1, b prezintă o familie de ieșire statică VAC la valori diferite ale controlului curent iG. Limitarea tensiunii înainte, tiristorul este menținut fără includerea sa are o valoare maximă la iG = 0. Cu creșterea de curent de tensiune iG directă a rezista tiristor este redusă. Privind starea tiristorului corespunde sucursalei II, oprit - filiala I, procesul de incluziune - ramura III. Curent de menținere sau curent de menținere este egală cu valoarea minimă a iA curente înainte. prin care tiristorul rămâne în starea de conducție. Această valoare corespunde, de asemenea, cu valoarea minimă posibilă a căderii înainte de tensiune pe tiristor este pornit.

Sucursala IV este un teren de curent de scurgere față de tensiune inversă. În cazul în care depășește valoarea tensiunii UBO de reflux începe o creștere bruscă a curentului invers asociat cu defalcarea tiristorului. defalcare caractere poate corespunde unui proces ireversibil sau procesul de defalcare avalanșă, tipic de diode Zener.

Tiristoare sunt cele mai puternice switch-uri electronice capabile de comutare de circuit cu o tensiune de 5 kV și curenți de până la 5 kA la o frecvență mai mică de 1 kHz.

Designul tiristorului prezentat în Fig. 2.

Fig. 2. Construcția de clădiri tiristoare: a) - tabletă; b) - Whip

Tiristori circuit de curent continuu

Includerea unui tiristor convențional se realizează prin aplicarea unui circuit de comandă a impulsului de curent pozitiv în ceea ce privește polaritatea catod. Durata tranzitorie când puternic influențată de natura sarcinii (activă, inductive și așa mai departe.), Amplitudine și controlul ratei de ucis iG puls curent. semiconductor de temperatură structura tiristor, tensiunea aplicată și curentul de sarcină. Circuitul cuprinde un tiristor, nu trebuie să existe valori inadmisibile crește rata de duAC tensiune / dt directe, în cazul în care comutarea se poate produce spontan, în absența unui semnal de control iG tiristoare și rata de ucis curent DIA / dt. În același timp, panta semnalului de comandă trebuie să fie ridicat.

Printre modalitățile de a opri SCRs să se facă distincția între naturale off (sau de comutație naturală) și forțată (artificiale sau comutare). comutare natural apare atunci când tiristoare în circuitele de curent alternativ la momentul dezintegrării curentului la zero.

Metodele de comutare forțată sunt destul de diverse. Cele mai multe dintre acestea sunt tipice următoarele: conectarea unui pre-încărcat condensator C-cheie S (Figura 3a); Conexiune LC-circuit cu un CK pre-încărcat condensator (figura 3 b); utilizarea caracterului vibrațională tranzitoriu în circuitul de sarcină (Figura 3c).

Fig. 3. Artificiale tiristori metode de comutație: a) - printr-un condensator C încărcat; b) - mijloace de descărcare-oscilant circuit LC; c) - datorită naturii oscilatorie a sarcinii

La trecerea pe circuitul din Fig. 3, precum și conectarea condensatorului de comutare cu polaritate inversă, astfel un alt tiristor auxiliar determina să descarce tiristor principal conductiv. Deoarece descărcarea curentului condensatorului este direcționat opusă curentului înainte al tiristorului, acesta din urmă se reduce la zero, iar tiristor se oprește.

În circuitul din Fig. 3b conectați-LC oscilatorie circuitul de descărcare cauzează Ck de comutare condensator. La începutul curentului de descărcare curge prin tiristorul opus curent său din față, atunci când acestea sunt egale, tiristorul este oprit. În continuare curent LC circuit trece din VD tiristor dioda la VS. În timp ce curge prin dioda VD buclă de curent la tiristor VS se aplică o tensiune inversă egală cu căderea de tensiune la dioda deschisă.

În circuitul din Fig. 3 în includerea VS tiristor pentru complexul RLC-sarcină va declanșa procesul de tranziție. În anumite sarcină parametrii de proces pot fluctua cu modificări în polaritatea sarcinii IH curent. În acest caz, după oprirea tiristorului este pornit VD VS dioda care începe să efectueze curent de polaritate opusă. Uneori, această metodă se numește comutare cvasi-naturale, deoarece este asociat cu o schimbare în polaritatea curentului de sarcină.

Thyristor într-un circuit de curent alternativ

Când tiristor într-un circuit de curent alternativ poate efectua următoarele operațiuni:

pornirea și oprirea unui circuit electric cu sarcina activă-activă și reactivă;

și modificarea valorilor medii curente ale curentului prin sarcină, datorită faptului că este posibil să se controleze un semnal de comandă de aprovizionare.

Deoarece închizătorul tiristor este capabil să conducă un curent electric numai într-o singură direcție, pentru tiristoarele se aplică pentru ac conexiunea lor contra paralele (Fig. 4a).

Fig. 4. Conexiunea contra paralelă cu tiristoare (a) și forma activă a curentului de sarcină (B)

Valorile medii și RMS curent variază datorită schimbărilor în momentul VS1 tiristoare și semnalele de deschidere VS2, adică prin schimbarea unghiului și (Fig. 4b). Valorile acestui unghi pentru VS1 și VS2 tiristoare în reglarea variază simultan cu sistemul de control. Unghiul se numește unghi de control sau unghiul de aprindere al tiristorului.

Cele mai utilizate pe scară largă în dispozitive electronice de putere primit fază (fig. 4a, b), și lățimea impulsului tiristoare de control modulată (Fig. 4c).

Fig. 5. Tipul de tensiune la sarcină cu: a) - tiristor de comandă a fazei; b) - tiristorului controlul fazei forțate comutata; c) - tiristoare de control PWM

În cazul în care tiristorul metoda de control a fazei forțată comutata de sarcină reglementarea actuală este posibilă atât prin schimbarea unghiului # 945;. și unghiul # 952;. comutare artificială se face prin noduri speciale sau folosind tiristori complet controlate (blocat).

Când controlul PWM (puls modulare lățime - PWM) pentru un timp tiristoare Totkr alimentat la un semnal de control, iar acestea sunt vizibile la sarcina aplicată tensiunea Un. În timpul semnalului de control Tzakr este absent și tiristoarele sunt în stare neconductiv. Valoarea curentă a curentului în sarcină

în cazul în care In.m. - curentul de sarcină la Tzakr = 0.

Curba curentului de sarcină în nonsinusoidality tiristoare de control a fazei care cauzează o denaturare a tensiunii și a întreruperilor de alimentare pentru utilizatorii care sunt sensibile la zgomot de înaltă frecvență - o incompatibilitate electromagnetică așa-numitele.

Tiristoare sunt cele mai puternice chei electronice utilizate pentru comutarea de înaltă tensiune și de curent de mare lanțuri (curent mare). Cu toate acestea, ele au un dezavantaj semnificativ - manipulare junior, care se manifestă în faptul că închiderea lor este necesar să se creeze condiții pentru reducerea curentului la zero. Acest lucru este în multe cazuri, complică și restricționează utilizarea tiristoare.

Pentru a elimina acest dezavantaj tiristoare dezvoltat semnal zăvorât la electrodul de comandă G. Aceste tiristoare numite blocabil (GTO - Poarta turn-off tiristor) sau dvuhoperatsionnymi.

tiristori blocabile (ST) au o structură cu patru-pn pn, dar în același timp, au o serie de caracteristici importante de design care le conferă în mod fundamental diferită de tiristoare convenționale - proprietatea controlabilitatea completă. Static CVC blocat tiristoare în direcția înainte este identică cu caracteristicile curent-tensiune a tiristoare convenționale. Cu toate acestea, mare bloc revers tensiune tiristor blocabil, de obicei, nu sunt capabile și este adesea asociat cu dioda antiparalel inclus. Mai mult, pentru tiristoare blocabile caracteristică semnificativă cădere de tensiune în față. Pentru a opri tiristor circuitul turn-off fi furnizat la electrodul de comandă un impuls de curent puternic este negativ (aproximativ 1: 5, în raport cu valoarea curentului atunci când este oprit), dar de scurtă durată (10-100 ms).

tiristori blocabile au de asemenea valori mai mici ale tensiunii și curentului limită (aproximativ 20-30%) în comparație cu tiristoare convenționale.

Principalele tipuri de tiristoare

Mai mult tiristoare blocabile dezvoltat o gamă largă de tipuri diferite tiristoare viteze diferite, procesele de control, direcția curenților în stare efectuarea, etc. Printre acestea ar trebui să menționăm următoarele tipuri:

tiristor-dioda. care este echivalentă cu tiristor în diode antiparalel inclus (figura 6.12, a.);

tiristoare diode (dynistor). transformându-se într-o stare care efectuează atunci când depășește un anumit nivel de tensiune aplicat între A și C (figura 6, b.);

tiristor blocabil (figura 6.12, c.);

tiristor simetrice sau triac. care este echivalentă cu două tiristoare antiparalel conectate (Figura 6.12, d.);

De mare viteză tiristor invertor (timp de oprire de 5-50 ms);

Thyristor cu control al câmpului electrodului de comandă. de exemplu, pe baza unei combinații a unui tranzistor MOS cu un tiristor;

optotiristors controlate flux luminos.

Fig. 6. Related tiristoare desemnare grafice: a) - un tiristor-diodă; b) - un tiristor diode (dynistor); c) - tiristor blocabil; d) - triac

Tiristoare sunt dispozitive pentru rata de creștere critică a transmite curent DIA / dt și direct duAC tensiune / dt. Tiristori, diode și altele asemenea, inerente fenomenului fluxului de curent invers, un obiect ascuțit roll-off la zero, care exacerbează potențialul de supratensiune cu un înalt duAC / dt. Acestea sunt cauzate de supratensiune întreruperea bruscă a curentului în elementele de circuit inductiv, inclusiv inductanță mici de montare. Prin urmare, oferă protecție împotriva DIA dăunătoare / dt valori și duAC / dt pentru a proteja tiristoarelor utilizează în mod obișnuit scheme TSFTP diferite, care, în condiții dinamice.

În cele mai multe cazuri, reactanța inductivă surselor interne de tensiune în circuitul de tiristoare, este suficient să nu se introducă LS suplimentare inductanță. Prin urmare, în practică, există adesea necesitatea TSFTP care reduc viteza și supratensiune când oprirea (fig. 7).

Fig. 7. Tipic tiristor circuit de protecție

În acest scop, de obicei, utilizați RC circuit, conectat în paralel cu tiristor. Diferite modificări shemotehnicheskie RC-circuite și metoda de calcul al parametrilor acestora pentru diferite condiții de utilizare a tiristoarelor.

Tiristoare sunt utilizate pentru un circuit de comutație cu încuietoare care formează o cale pentru tranzistoare circuite TSFTP similare.