Управляемый выпрямитель на тиристорах. Управляемые выпрямители на оптронных тиристорах: особенности применения и преимущества

Что такое управляемый выпрямитель на оптронных тиристорах. Каковы преимущества использования оптронных тиристоров в мощных выпрямителях. Какие особенности нужно учитывать при проектировании таких устройств. Как обеспечить надежную работу выпрямителя на оптронных тиристорах.

Принцип работы и конструкция оптронных тиристоров

Оптронные тиристоры представляют собой комбинацию силового кремниевого фототиристора и управляющего светодиода малой мощности. Основные особенности их конструкции:

• Силовая часть — кремниевый фототиристор
• Управляющая часть — светодиод на основе арсенида галлия
• Светодиод излучает в инфракрасном диапазоне 0,9-1,2 мкм
• Выводы светодиода электрически изолированы от силовых выводов
• Выпускаются в штыревых корпусах или модульных конструкциях

Принцип работы оптронного тиристора основан на том, что при освещении полупроводника в нем возникают электронно-дырочные пары, увеличивающие ток через прибор. Эффективность переключения зависит от мощности светового потока, глубины залегания переходов, скорости рекомбинации носителей и других факторов.

Преимущества применения оптронных тиристоров в мощных выпрямителях

Использование оптронных тиристоров в управляемых выпрямителях большой мощности дает ряд существенных преимуществ:

• Эффективная гальваническая развязка силовой и управляющей цепей
• Повышенная помехоустойчивость системы управления
• Упрощение схемы управления по сравнению с обычными тиристорами
• Возможность создания выпрямителей мощностью в несколько мегаватт
• Высокие энергетические и регулировочные характеристики
• Достаточно высокое быстродействие

Благодаря этим преимуществам оптронные тиристоры находят широкое применение в мощных управляемых выпрямителях для различных систем автоматического управления, электроприводов, электротехнологических установок.

Схемы управляемых выпрямителей на оптронных тиристорах

Наиболее распространенной схемой для мощных управляемых выпрямителей является трехфазная мостовая схема Ларионова. Ее основные особенности:

• 6 основных вентилей (оптронных тиристоров)
• Разделение на катодную и анодную группы вентилей
• Возможность полного или частичного управления
• Применение нулевого (демпферного) вентиля для снижения пульсаций
• Сложный алгоритм управления при работе на индуктивную нагрузку

Для сверхмощных выпрямителей (более 1 МВт) используются составные схемы с последовательным и параллельным соединением трехфазных мостов. Это позволяет увеличить выходную мощность и снизить пульсации выпрямленного напряжения.

Особенности управления оптронными тиристорами в выпрямителях

При проектировании системы управления выпрямителем на оптронных тиристорах необходимо учитывать следующие особенности:

• Максимальный угол управления не должен превышать 180 электрических градусов
• Длительность управляющих импульсов должна быть меньше 180 — α_max
• Недопустима подача импульсов управления при обратном напряжении на тиристоре
• Нежелательно использование пакетного (непрерывного) способа управления
• Требуется точная синхронизация импульсов управления с сетью

Несоблюдение этих требований может привести к снижению надежности выпрямителя и выходу из строя оптронных тиристоров.

Обеспечение надежной работы выпрямителя на оптронных тиристорах

Для повышения надежности работы мощного выпрямителя на оптронных тиристорах рекомендуется:

• Выбирать тиристоры с запасом по напряжению и току
• Использовать эффективное охлаждение силовых вентилей
• Применять защитные цепи от перенапряжений
• Ограничивать рабочее напряжение ниже повторяющегося импульсного
• Контролировать токи утечки в закрытом и обратном состоянии
• Исключить подачу сигналов управления при обратном напряжении

Соблюдение этих рекомендаций позволит обеспечить стабильную и долговременную работу управляемого выпрямителя на оптронных тиристорах в составе мощных энергетических систем.

Области применения мощных выпрямителей на оптронных тиристорах

Управляемые выпрямители большой мощности на основе оптронных тиристоров находят широкое применение в различных отраслях:

• Электроприводы постоянного и переменного тока
• Электротехнологические установки (индукционный нагрев, электролиз)
• Электрофизические установки
• Системы возбуждения мощных электрических машин
• Преобразователи для электротранспорта
• Источники питания для дуговой сварки
• Зарядные устройства мощных аккумуляторных батарей

Благодаря своим преимуществам, выпрямители на оптронных тиристорах позволяют создавать эффективные и надежные системы электропитания в диапазоне мощностей от сотен киловатт до нескольких мегаватт.

Перспективы развития выпрямителей на оптронных тиристорах

Основные направления совершенствования управляемых выпрямителей на оптронных тиристорах:

• Повышение рабочих напряжений и токов оптронных тиристоров
• Улучшение динамических характеристик приборов
• Разработка быстродействующих оптронных тиристоров на частоты выше 500 Гц
• Создание «интеллектуальных» силовых модулей с встроенными драйверами
• Совершенствование алгоритмов управления для снижения потерь
• Применение цифровых систем управления на базе ПЛИС и микроконтроллеров

Реализация этих направлений позволит расширить области применения мощных выпрямителей на оптронных тиристорах и повысить их энергоэффективность.

основные понятия / Статьи и обзоры / Элек.ру

Выпрямитель переменного напряжения строится либо на диодах, либо на тиристорах, либо на их комбинации. Выпрямитель, построенный на диодах, является неуправляемым, а на тиристорах — управляемым. Если используются и диоды, и тиристоры, выпрямитель является полууправляемым.

Неуправляемые выпрямители

Диоды позволяют току протекать только в одном направлении: от анода (А) к катоду (К). Как и в случае некоторых других полупроводниковых приборов, величину тока диода регулировать невозможно. Напряжение переменного тока преобразуется диодом в пульсирующее напряжение постоянного тока. Если неуправляемый трехфазный выпрямитель питается трехфазным напряжением переменного тока, то и в этом случае напряжение постоянного тока будет пульсировать.

Выходное напряжение неуправляемого выпрямителя равно разности напряжений двух диодных групп. Среднее значение пульсирующего напряжения постоянного тока равно 1,35 х напряжение сети.

Управляемые выпрямители

В управляемых выпрямителях диоды заменены тиристорами. Подобно диоду тиристор пропускает ток только в одном направлении — от анода (А) к катоду (К). Однако в противоположность диоду тиристор имеет третий электрод, называемый «затвором» (G). Чтобы тиристор открылся, на затвор должен быть подан сигнал. Если через тиристор течет ток, тиристор будет пропускать его до тех пор, пока ток не станет равным нулю.

Ток не может быть прерван подачей сигнала на затвор. Тиристоры используются как в выпрямителях, так и в инверторах.

На затвор тиристора подается управляющий сигнал α, который характеризуется задержкой, выражаемой в электрческих градусах. Эти градусы оказывают запаздывание между моментом перехода напряжения через нуль и временем, когда тиристор открыт.

Если угол а находится в пределах от 0° до 90°, то тиристорная схема используется в качестве выпрямителя, а если в пределах от 90° до 180° — то в качестве инвертора.

Управляемый выпрямитель в своей основе не отличается от неуправляемого за исключением того, что тиристор управляется сигналом а и начинает проводить с момента, когда начинает проводить обычный диод, до момента, который находится на 30° позже точки перехода напряжения через нуль.

Регулирование значения а позволяет изменять величину выпрямленного напряжения. Управляемый выпрямитель формирует постоянное напряжение, среднее значение которого равно 1,35 х напряжение сети x cos α.

По сравнению с неуправляемым выпрямителем управляемый имеет более значительные потери и вносит более высокие помехи в сеть питания, поскольку при более коротком времени пропускания тиристоров выпрямитель отбирает от сети больший реактивный ток.

Преимуществом управляемых выпрямителей является их способность возвращать энергию в питающую сеть.

По материалам компании «Звезда-Электроника»

Устройство и принцип действия тиристорного регулятора / Статьи и обзоры / Элек.ру

Тиристорный регулятор — устройство предназначено для изменения действующего напряжения, мощности или тока в нагрузке. Эти изделия широко применяются на производстве в самых разных секторах экономики: металлургии, химической и пищевой промышленности и др.

Тиристорный регулятор состоит из двух частей — силовой и управляющая.

Силовая часть — это пара встречно-параллельных тиристоров( иногда симисторов) включенных в разрыв между фазой и нагрузкой. Если тиристорных регулятор — трехфазный, то соответственно, таких пар — три на каждую фазу. В современных регуляторах используются как правило тиристоры модульного типа — они наиболее технологичны в производстве и ремонте и небольшие по габаритам. В более «древних» устройствах можно обнаружить тиристоры таблеточного или штырьевого типа.

Управляющая часть — очень похожа на систему управления  управляемого

выпрямителя напряжения — это собственно платы, которые управляют тиристорами. Как правило, все современные платы идут с микропроцессором. У каждого тиристорного регулятора имеется система синхронизации с питающей сетью. Она необходима для математических вычислений — ведь чтобы корректно управлять тиристорами, микропроцессору необходимо в нужный момент времени подавать на тиристор управляющий сигнал, а чтобы это делать правильно ему( процессору) нужно рассчитывать время задержки отпирания относительно начала периода сетевого напряжения.

Теперь поговорим немного о принципе действия. Тиристорный регулятор может работать в одном из двух режимов — фазо-импульсный, либо режим пропуска периодов( релейный).

При фазо-импульсном способе выходное напряжение изменяется за счет изменения интервала проводимости тиристора в пределах периода сетевого напряжения. То есть при этом способе регулирования тиристоры включаются и выключаются 100 раз в секунду — каждый полупериод. Такой способ позволяет регулировать напряжение непрерывно и точно, что важно для малоинерционных нагрузок, которые быстро нагреваются и остывают.

Тиристорный регулятор ТРМ.
Производитель — ООО «Звезда-Электроника»

Метод пропуска периодов заключается в том, что тиристоры некоторое целое число периодов включены, а затем опять же на некоторое число периодов выключаются. При этом есть пауза в питании нагрузки, что не всегда бывает приемлимо. Однако, у этого способа есть очень положительная черта – тиристорный регулятор при этом практически не создает помех в сети, поскольку коммутация( включение) тиристоров осуществляется в момент перехода напряжения через ноль, то есть форма тока нагрузки не искажается и остается синусоидальной.

ООО «Звезда-Электроника»

Тиристорные коммутаторы нагрузки (10 схем)

Радиоэлектроника, схемы, статьи и программы для радиолюбителей.

• Схемы
  • Аудио аппаратура
    • Схемы транзисторных УНЧ
    • Схемы интегральных УНЧ
    • Схемы ламповых УНЧ
    • Предусилители
    • Регуляторы тембра и эквалайзеры
    • Коммутация и индикация
    • Эффекты и приставки
    • Акустические системы
  • Спецтехника
    • Радиомикрофоны и жучки
    • Обработка голоса
    • Защита информации
  • Связь и телефония
    • Радиоприёмники
    • Радиопередатчики
    • Радиостанции и трансиверы
    • Аппаратура радиоуправления
    • Антенны
    • Телефония
  • Источники питания
    • Блоки питания и ЗУ
    • Стабилизаторы и преобразователи
    • Защита и бесперебойное питание
  • Автоматика и микроконтроллеры
    • На микроконтроллерах
    • Управление и контроль
    • Схемы роботов
  • Для начинающих
    • Эксперименты
    • Простые схемки
  • Фабричная техника
    • Усилители мощности
    • Предварительные усилители
    • Музыкальные центры
    • Акустические системы
    • Пусковые и зарядные устройства
    • Измерительные приборы
    • Компьютеры и периферия
    • Аппаратура для связи
  • Измерение и индикация
  • Бытовая электроника
  • Автомобилисту
  • Охранные устройства
  • Компьютерная техника
  • Медицинская техника
  • Металлоискатели
  • Оборудование для сварки
  • Узлы радиаппаратуры

Оптронные тиристоры в мощных управляемых выпрямителях

Управляемые выпрямители большой мощности являются вентильными преобразователями электрической энергии одно- или многофазного переменного тока в постоянный ток. Они нашли широкое применение в различных системах автоматического управления (САУ), в том числе в электроприводах постоянного и переменного тока, электротехнологических и электрофизических установках и других системах, как эффективные усилители мощности [1-6]. Управляемые выпрямители обладают высокими энергетическими и регулировочными характеристиками и достаточно высоким быстродействием.

Считается, что свойства управляемых выпрямителей хорошо изучены. Первые устройства большой мощности выполнялись еще на электронных лампах. В настоящее время в качестве силовых вентилей в управляемых выпрямителях применяются полупроводниковые приборы, чаще всего обычные тиристоры (SCR) в виде дискретных элементов или в виде модулей и сборок.

Тиристор для гальванической развязки силовых и информационных цепей и реализации управления, как известно, требует применения специальных управляющих схем, называемых выходными каскадами, формирователями импульсов или драйверами. Основным назначением схемы драйвера является формирование в цепи управления тиристора в заданный момент времени импульса тока с необходимыми значениями амплитуды и длительности. Только на первый взгляд это простая задача. Стремление использовать оптическую развязку привело к созданию современных фото- и оптотиристоров на большие токи и напряжения [7, 8]. Достоинством таких приборов является именно эффективная развязка информационной (управляющей) и силовой цепи. Управляющие драйверы для приборов с развязкой по оптическому каналу могут иметь более простое устройство по сравнению с драйверами обычных тиристоров. Оптическая развязка позволяет не только значительно упростить управление, но и повышает помехоустойчивость выпрямителей большой мощности и знергоемких систем автоматического управления на их основе, в частности высоковольтных систем. Однако при создании энергоемких устройств на фото- и оптотиристорах требования к качеству проектирования СИФУ не снижаются.

Наибольшие возможности по обеспечению эффективной гальванической развязки силовой и информационной частей и высокой помехоустойчивости САУ достигаются, конечно же, в устройствах на фототиристорах. Оптронные тиристоры, в силу специфики конструкции, занимают промежуточное положение между фототиристорами и обычными тиристорами с управляющим электродом.

Рис. 1. Упрощенная структура силового оптронного тиристора

Оптотиристоры состоят из силового кремниевого (Si) фототиристора и управляющего светодиода малой мощности (рис. 1) на основе арсенида галлия (GaAs), как правило, излучающего в инфракрасном диапазоне 0,9-1,2 мкм. Два полупроводниковых элемента, таким образом, объединены в одну конструкцию. Выводы излучающего светодиода в приборе электрически изолированы от силовых выводов. Такие тиристоры выпускаются в корпусах штыревого исполнения либо в виде модульных конструкций, имеющих также изолированное основание (рис. 2).

Рис. 2. Конструкция и электрическая схема модульной сборки полумоста на оптронных тиристорах

При освещении полупроводника в нем возникают электронно-дырочные пары, участвующие в увеличении тока через прибор.

Необходимая для переключения мощность светового потока зависит от глубины залегания переходов под поверхностью полупроводника, скорости поверхностной и объемной рекомбинации и возрастает с увеличением длины волны. Эффективность генерации носителей определяется не только спектром излучения светодиода, но и конструктивными особенностями прибора: диаграммой направленности; углами и местом падения пучка излучения; устройством светового канала и свойствами используемых материалов.

Полупроводниковая структура фототиристора практически ничем не отличается от структуры обычного тиристора с управляющим электродом, за исключением возможного изменения глубин залегания и степени легирования отдельных слоев для снижения, например, величины требуемого заряда управления. В настоящее время доступны дискретные низкочастотные приборы и оптотиристорные модули на токи до 1 кА и напряжения до 2,4 кВ, что позволяет создавать управляемые выпрямители с выходной мощностью в несколько мегаватт (для напряжений стандартных промышленных сетей 50, 60 и 400 Гц). Ведутся также разработки быстродействующих оптронных тиристоров на рабочие частоты выше 500 Гц.

На рис. 3 приведена схема трехфазного мостового, полностью управляемого выпрямителя, известного также под другим названием как простая мостовая схема Ларионова. Трехфазная схема Ларионова является наиболее распространенной в области средних и больших мощностей преобразования (до 1-2 мВт) переменного тока в постоянный ток. Определение «полностью управляемый» означает только то, что все шесть основных вентилей трехфазного моста выполняются управляемыми. Сам же выпрямитель может быть с фазовым управлением, то есть являться управляемым и регулируемым или не иметь фазового регулирования выходного напряжения (управляемый нерегулируемый выпрямитель).

Рис. 3. Схема трехфазного мостового, полностью управляемого выпрямителя Ларионова с нулевым вентилем

Трехфазный мост Ларионова состоит из двух групп основных вентилей: катодной (VS1, VS3, VS5) и анодной (VS2, VS4, VS6). При выполнении одной из групп на диодах или на управляемых вентилях, но без фазового регулирования, получаем так называемый полууправляемый трехфазный мостовой выпрямитель. В качестве силовых управляемых вентилей в схеме Ларионова можно использовать оптронные тиристоры.

Наиболее сложным вариантом регулирования для трехфазных мостовых схем является фазовое регулирование полностью управляемого выпрямителя, работающего на «индуктивную» нагрузку. На каждый вентиль при углах управления α, превышающих 60 эл. град., и индуктивной нагрузке СИФУ (а также нагрузке с противо-ЭДС или при работе выпрямителей в составе двухзвенных и многозвенных преобразователей, в том числе преобразователей частоты с явно выраженным звеном постоянного тока) вырабатываются и подаются строго синхронизированные с питающей сетью сдвоенные импульсы управления, длительностью (τ) до 18 эл. град. каждый (или управляющие импульсные последовательности до 60 эл. град.). Импульсы сдваиваются при подаче основного или «своего» и дополнительного импульса управления от канала, вступающего в работу вентиля. «Сдваивание» является обязательным, оно обеспечивает запуск и правильное функционирование устройства на основе регулируемой трехфазной мостовой схемы Ларионова.

Для снижения уровня пульсаций выходного напряжения и повышения коэффициента мощности (cos9) управляемого выпрямителя при глубоком фазовом регулировании и работе на индуктивную нагрузку мост, в ряде случаев, шунтируют встречным (нулевым, VD1) диодом. Однако более эффективна (но реже применяется) имитация работы нулевого или, по-другому, демпферного вентиля основными управляемыми вентилями. В этом варианте реализации алгоритм управления трехфазного моста еще более усложняется за счет необходимости обеспечения подачи на вентили за период трех импульсов управления (при углах α более 60 эл. град.). Но значимым преимуществом полностью управляемого выпрямителя с имитацией нулевого вентиля является возможность нормального перевода его в инверторный или зависимый режим в случае аварии или простого отключения, что нельзя осуществить при наличии реально установленного демпферного диода. К другим немаловажным достоинствам следует отнести упрощение и возможное удешевление схемы за счет исключения «лишнего» силового вентиля.

В области больших и сверхбольших (более одного мегаватта) мощностей находят применение и составные или многопульсные выпрямители с последовательным и параллельным соединением полностью управляемых трехфазных мостов (рис., при котором импульсы управления не будут подаваться на вентили, находящиеся под отрицательным напряжением, составляет не более 180 эл. град. от точки «естественной» коммутации. А момент перехода линейного напряжения через ноль в отрицательную область значений является той временной границей, за которую, при регулировании угла α, сигналы управления выходить не должны. Однако импульсы управления в практически реализуемых САУ, как было отмечено выше, имеют определенную и, в некоторых случаях, довольно большую длительность (τ). Поэтому максимальный угол управления a_max необходимо устанавливать меньше граничного (180 эл. град.), соответственно, на величину, превышающую τ (то есть a_max < 180-τ), что имеет принципиальное значение для любых типов используемых в выпрямителе тиристоров, в том числе и оптронных.

Когда тиристор находится под обратным напряжением, то не существует опасности его включения, как при положительном, так и при отрицательном (для прибора с управляющим электродом) значении тока управления i_G (здесь и далее использована стандартная «справочная» система условных обозначений [7-9] параметров тиристоров). Однако одновременное воздействие прямого или положительного тока i_FG управления и обратного напряжения U_R создает опасность для тиристорной структуры в другом отношении.

Из-за так называемого транзисторного эффекта в 4-слойной полупроводниковой p-n-p-n-структуре обратный ток утечки I_R при приложении к тиристору обратного напряжения U_R (если протекает прямой ток управления i_FG) резко возрастает и начинает значительно превышать свое номинальное гарантированное или паспортное значение. Даже для сравнительно малой величины i_FG (для силовых вентилей менее 1 А) последний может вызвать увеличение токов утечки I_R свыше 100 мА уже при комнатной температуре (Tj = 25 °C), то есть в десятки и сотни раз. В результате резкого возрастания потерь мощности это явление легко приводит к повреждению структуры, и его следует избегать во всех режимах работы тиристора, а также учитывать при установлении длительности τ импульса управления и определении или регулировании его фазы.

В реальных САУ с выпрямителями иногда используют способ непрерывной или, иначе, пакетной подачи импульсов управления одновременно на все вентили схемы (управляемый нерегулируемый выпрямитель), например с повышенной частотой. Выпрямитель в этом случае ведет себя как устройство, выполненное на обычных диодах. То есть в схеме включается и начинает проводить ток тот силовой вентиль, на аноде которого потенциал в данный момент времени выше, чем потенциал на катоде. В таких устройствах может быть реализована сравнительно эффективная и быстродействующая «сеточная» защита простым снятием импульсов управления вентилями, и, с этой целью, применение способа пакетной подачи вполне оправдано. Однако без принятия специальных мер надежность преобразовательного устройства может существенно снизиться.

В преобразователях частоты серии ППЧ (НПП «Курай», г. Уфа), имеющих двухзвенную структуру на основе трехфазного мостового, полностью управляемого нерегулируемого выпрямителя и однофазного инвертора, предназначенных для питания токами повышенных частот электротехнологических установок различного назначения, в выпрямителе при промышленной сети 380 В используются обычные низкочастотные тиристоры с управляющим электродом 13 класса по напряжению и многократным запасом по току [2]. Импульсы управления на тиристоры подаются одновременным (пакетным) способом на высокой частоте, соответствующей выходной частоте инвертора. В процессе эксплуатации (мощность устройства 250 кВт), несмотря на высокий класс, наличие нескольких защитных цепей от перенапряжений, запас по току и жидкостное охлаждение вентилей, довольно часто выпрямитель отказывает.

Такой же пакетный способ управления применен [3] в преобразователях типа ТПЧ для установок индукционного нагрева (ОАО ОКБ «Искра», г. Ульяновск). Выпрямитель в этих преобразователях выполняется на водоохлаждаемых низкочастотных тиристорах с управляющим электродом не ниже 18 класса при напряжении сети 380 В (мощность преобразователя 200 кВт) с индивидуальными, достаточно энергоемкими защитными цепями вентилей от перенапряжений, имеющих также значительный запас по току — более 500 А. Однако обеспечить требуемую высокую надежность работы устройства все равно не удается.

В преобразователях классической серии ТПЧ (фирма ESTEL, г. Таллинн) аналогичного назначения при напряжении стандартной сети (380 В) в выпрямителе используются тиристоры 16 класса с очень большим запасом по току и эффективным жидкостным охлаждением [4, 5]. Фазовое регулирование полностью управляемого выпрямителя по трехфазной схеме Ларионова в этом преобразователе осуществляется в довольно широких пределах — до 80%. Имитация работы нулевого вентиля производится основными вентилями моста. Выпрямитель имеет общую мощную защитную цепь тиристоров от перенапряжений. Кроме того, между анодом и управляющим электродом каждого тиристора включены защитные варисторы. В процессе эксплуатации устройства (мощностью 320 кВт) частота отказов тиристоров выпрямителя оказывается не ниже, чем частота отказов быстродействующих тиристоров в инверторе, работающих на повышенной частоте и имеющих значительно меньшие запасы по напряжению и току.

Причина частых отказов выпрямителей в рассмотренных примерах одна и та же. И она заключается в неправильном управлении силовыми вентилями выпрямителя.

При использовании пакетного способа управления в преобразователях для электротехнологических установок советской серии СЧГ (ЛОЭЗ ВНИИТВЧ, г. Ленинград) выпрямители по трехфазной мостовой схеме выполнялись на тиристорах с последовательно включенными диодами [6]. Преобразователи частоты этого типа (мощностью до 250 кВт) считались одними из самых надежных в эксплуатации. А последовательное соединение было применено в них именно для исключения отрицательного влияния подачи импульсов управления на интервалах наличия обратных напряжений на вентилях. Устанавливаемые тиристоры в СЧГ при напряжении питающей сети 380 В имели класс не выше 10-го.

Несанкционированная подача сигналов управления при отрицательном напряжении на тиристорах в выпрямителе может быть вызвана сбоями в СИФУ, выходом за установленные пределы угла управления α, изменением порядка чередования фаз питающей сети, переходными процессами.

Ухудшение свойств тиристоров с управляющим электродом и снижение надежности при непрерывной подаче импульсов (сигнала) управления и отрицательном напряжении на них известно как «снижение класса». Однако класс прибора по напряжению, то есть наименьшее из значений повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии U_DRM и повторяющегося импульсного обратного напряжения U_RRM, — классификационный параметр, определяемый при установленных регламентирующими документами режимах испытаний, в том числе при разомкнутом управляющем электроде и отсутствии сигнала управления, и он не снижается.

Способность тиристорной структуры выдерживать прямое и обратное напряжение может характеризоваться напряжением переключения U(B_O) и пробоя (загиба) U_(BR) (рис. 5). Существует, как известно, несколько типов пробоя полупроводниковых структур, от которых эти параметры зависят различным образом. И величины U(bo), U(br), в рассматриваемом случае, могут не измениться или даже возрасти с ростом температуры структуры Tj и токов утечки I_D, I_R.

Рис. 5. Вольт-амперная характеристика оптронного тиристора 12 класса типа ТО242-80-12 (Tj = 20 °C, iFG = 0, It(av) = 80 A)

При работе преобразователей на вентилях возникают коммутационные перенапряжения, превышающие по амплитуде напряжения в нормальных статических режимах. Для этих случаев в справочных данных на тиристоры приводятся значения неповторяющихся импульсных напряжений: напряжения в закрытом состоянии U_DSM и обратного напряжения U_RSM, которые не должны превышаться при любых режимах эксплуатации.

С целью обеспечения надежной работы силовых полупроводниковых приборов в реальных системах их обычно выбирают с запасом по напряжению, то есть устанавливают несколько меньшее рабочее напряжение, чем повторяющееся. Этот запас характеризуется параметрами импульсных рабочих напряжений: напряжения в закрытом состоянии U_dwm и обратного напряжения U_RWM.

Используется еще два классификационных параметра тиристоров по напряжению: постоянное напряжение в закрытом состоянии U_D и постоянное обратное напряжение U_R. Эти величины характеризуют работу приборов в так называемом ждущем режиме, например в цепи постоянного тока. Через тиристорную структуру при этом протекают постоянные токи: прямой ток I_D (ток утечки в закрытом состоянии) или обратный ток утечки I_R. Выделяемая в приборе мощность от токов утечек (I_D, I_R) может достигать предельных значений и вести к перегреву. Для исключения перегрева постоянные напряжения, прикладываемые к прибору в ждущих режимах (U_D, U_R), должны быть ограничены (Ud< Udwm, Ur < Urwm).

Соответственно, важными дополнительными критериями, определяющими годность прибора при импульсных напряжениях, то есть способность выдерживать напряжение, определяемое в соответствии с маркировкой по классу, могут являться повторяющиеся импульсные токи: ток в закрытом состоянии I_DRM и обратный ток I_RRM. Эти параметры также измеряются в стандартных режимах испытаний при разомкнутой цепи управления (i_FG = 0).

На рис. 5 изображена вольт-амперная характеристика образца силового оптотиристора типа Т0242-80-12, имеющего маркировку 12 класса в диапазонах допустимых для него токов утечек (I_D, I_R) при температуре перехода Tj = 20 °С и отсутствии сигнала управления (i_FG = 0). Как видно, токи утечек I_D, Ir, I_DRM, I_RRM в этих условиях очень малы (Idrm = 1,7 мкА, Irrm = 1,9 мкА).

Значения токов утечек определяются дефектами структуры в объеме и на поверхности, искусственными омическими шунтировками, токами, обусловленными тепловой генерацией носителей. При повышении температуры (TJ) токи утечек (Id, Ir, Idrm, Irrm) возрастают. Для тиристоров из кремния они приблизительно удваиваются на каждые 10-11 °К. Но даже при максимальной температуре (Tj = Tjm) токи утечек верно спроектированного исправного прибора остаются сравнительно небольшими.

Совсем иначе обстоит дело, когда при приложении обратного напряжения U_R к тиристору одновременно подается прямой сигнал управления i_FG (импульс электрического тока или энергия света). В этом случае токи утечек I_R (Irrm) возрастают значительно.

Необходимо отметить, что мощность потерь от протекающих через структуру неограниченных токов утечек (I_R, Irrm) выделяется на отдельных ее участках неравномерно. Это может приводить к наиболее опасным процессам локальных перегревов.

При проектировании на одном из отечественных предприятий преобразователя частоты мощностью 47 кВт для электротехнологии «стандартной» схемотехники с явно выраженным звеном постоянного тока в выпрямителе были использованы оптотиристорные модули 12 класса [10-12] на средний ток 80 А (промышленная питающая сеть 380 В). Выпрямитель выполнялся по трехфазной мостовой, полностью управляемой и регулируемой схеме Ларионова с предустановленным нулевым вентилем и имел «общепринятый» алгоритм управления.

Оптотиристорные модули на ток 80 А выпускаются несколькими производителями силовых полупроводниковых приборов (табл. 1) много лет [10-15]. На их основе принципиально можно реализовать регулируемые выпрямители с выходной мощностью 100-200 кВт (в зависимости от параметров питающей сети по напряжению). Однако на первом этапе испытаний нового преобразователя выяснилось, что даже для очень малых выходных токов невозможно обеспечить работоспособность выпрямителя из-за выхода оптотиристорных модулей из строя, если напряжение питающей сети превышало 150 В. При этом разработчиками были выполнены практически все рекомендации предприятия-изготовителя по применению данных приборов. Каждый вентиль имел индивидуальные демпферные цепи защиты от перенапряжений и кламп на основе быстрых оксидных варисторов. Выпрямитель был также оснащен общей, относительно качественно спроектированной и достаточно энергоемкой входной снабберной RCVD-цепью. Максимальные токи вентилей в ходе испытаний не превышали 20 А. На рис. 6-9 приведены осциллограммы импульсов напряжений u_FG и токов i_FG управления вентилями, вырабатываемых СИФУ и драйверами САУ, и их фронтов. На осциллограммах видно, что скорости нарастания напряжения du_FG/dt и тока управления di_FG/dt (рис. 7, 9) находятся в пределах установленной нормы, а амплитуды импульсов напряжения u_FG и тока i_FG управления (рис. 6, 8) соответствуют требованиям паспорта на приборы. Незначительный колебательный процесс, наблюдавшийся на начальной части (рис. 9) импульсов напряжения u_FG и тока i_FG, явно не оказывал влияния на качество управления.

Таблица 1. Паспортные электрические характеристики оптотиристорных модулей

	Тип прибора
Параметр	МТОТО1-80 (ОАО «Оптрон-Ставрополь», Россия)	М2ТОТО-80 (ОАО «Электровыпрямитель», Россия)	5П103ТТ-80 (ЗАО «Протон-импульс», Россия)	СмМТОТО-80 (ОАО «кЭТЗ Диод», Киргизия)	МТОТО4/6-80 (ООО «Элемент-Преобразователь», Украина)
UDRM/URRM,B	1200/1200	1200/1200	1200/1200	1200/1200	1200/1200
UDSM/URSM,B	1350/1350	1340/1340	1300/1300	1350/1350	1300/1300
IT(AV), A	80	80	80	80	80
ITRMS, A	130 (70 °С)	120 (60 °С)	125	130	180(60 °С)
ITSM, кA	1,35 (10 мс)	1,65 (10 мс)	1,35 (10 мс)	1,70 (10 мс)	1,65 (20 мс)
UIZ, кВ	2,0	2,50	2,84	2,50	2,50
UTM, В	2,00	1,70 (250 А)	1,75 (250 А)	1,85 (250 А)	1,75 (250 А)
IDRM/IRRM, мА	2/3 (25 °С)	7/7 (25 °С)	2/2 (25 °С)	1/1 (25 °С)	5/5 (25 °С)
IDRM/IRRM, мА	5/6 (100 °С)	15/15 (100 °С)	6/6 (125 °С)	3/3 (125 °С)	20/20 (100 °С)
(duD/dt)crit, В/мкс	1000	1000	100	500	1000
(diD/dt)crit, А/мкс	100	40	160	200	100
IH, мА	100	300	80	100	100
IGT, мА	80	100 (25 °С)	60(25 °С)	80 (25 °С)	80 (25 °С)
IGTM, мА	600 (100 мкс)	400 (100 мкс)	500 (100 мкс)	250 (1 мс)	700 (100 мкс)
UGT. B	2,0	2,0	1,6	2,0	2,0
UGD, B	0,90	0,25	0,80	0,90	0,90
URGM, В	2,0	2,0	7,0	2,5	7,0
tq, мкс	100	160	150	150	250
TJM	100	110	125	125	100
Rthjc C/Вт	0,24	0,45	0,30	0,36	0,30
W, кг	0,14	0,20	0,14	0,14	0,14

Примечание. W — масса прибора.

Рис. 6. Осциллограмма импульса напряжения управления uFG оптотиристором модуля М2ТОТО-80-12 реальной СИФУ

Рис. 7. Фронт импульса напряжения управления ufg оптотиристором модуля М2ТОТО-80-12

Рис. 8. Осциллограмма импульса тока управления iFG оптотиристором модуля М2ТОТО-80-12

Рис. 9. Фронт импульса тока управления iFG оптотиристором модуля М2ТОТО-80-12

Для оптотиристоров, как и для обычных тиристоров с управляющим электродом, нет рекомендуемых ограничений по di_FG/dt сверху. Практическими же ограничениями для этого параметра являются собственная индуктивность цепи управления оптотиристора. Быстрый и точный запуск фототиристора во времени требует значительного усиления светового потока с малым фронтом нарастания. Импульс (сигнал) тока светодиода с крутым передним фронтом гарантирует одновременность включения всей полупроводниковой структуры. Слабый импульс создает опасность возникновения локальных участков протекания анодного тока, что может приводить к разрушению структуры фототиристора из-за локальных перегревов. Как правило, производители требуют, чтобы скорость нарастания тока управления di_FG/dt оптотиристора была не менее 0,5 А/мкс. Это весьма жесткое ограничение. Но указанные рекомендации, как уже отмечено выше, были выполнены.

Вопрос об амплитуде импульсов тока управления остается открытым. Фототиристор является биполярным полупроводниковым прибором, который управляется током, в отличие, например, от приборов типа МОSFЕТ или IGВТ, управляемых напряжением. Конечно, в оптотиристоре мы имеем дело с током светодиода. Но ток светодиода «преобразуется» (пересчитывается) в электрический заряд или, соответственно, ток управления фототиристора. Драйвер оптотиристора, как и обычного тиристора, должен быть источником тока i_FG требуемой формы, поступающего в цепь светодиода (цепь управления). В этом случае напряжение u_FG между управляющими выводами светодиода является функцией полного входного сопротивления оптотиристора по цепи управления. Параметр «отпирающее постоянное напряжение управления» U_GT, в определенном смысле, для потребителя бесполезен. Поэтому некоторые производители тиристоров обычно приводят для характеристики управления данные по требуемым параметрам тока i_FG, а не напряжения управления u_FG. Однако этого нельзя сказать относительно параметра «максимальное обратное напряжение на управляющем электроде» U_rGm оптотиристора. Величины U_rGm (табл. 1), как и U_Gt, для оптотиристоров низки, что является их недостатком, и это следует учитывать. Относительно низки и величины неотпирающего постоянного напряжения управления U_GD.

Были проведены дополнительные испытания нескольких приборов М2ТОТО-80-12 из партии по принятым стандартным методикам и измерены их электрические характеристики (табл. 2). Из анализа данных таблицы 2 следует, что все приборы (№ 1, 5, 8, 12, 15, 17) имеют гораздо более качественные параметры, чем установлено паспортом, характеризующиеся сравнительно высокой повторяемостью и стабильностью.

Таблица 2. Электрические параметры оптотиристорных модулей М2Т0Т0-80-12 (режимы стандартных измерений)

Параметр	№ п/п прибора
	1		2		3		4		5		6
	1.1	1.2	5.1	5.2	8.1	8.2	12.1	12.2	15.1	15.2	17.1	17.2
UDRM,URRM, D	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200
U(ВО) (TJ = 25 °С), B	2044	1870	1970	1935	1940	1980	1950	2070	2040	1940	2030	1920
ID(U(ВО), TJ = 25 °С), мкА	3,5	2,8	2,5	2,6	3,5	3,0	2,9	2,9	13,6	3,0	2,9	2,6
IDRM/IRRM(TJ=TJM=110°С), мА	0,4	0,4	0,4	0,6	0,6	0,4	0,4	0,4	1,2	0,4	0,3	0,4
UIZ (TJ = 25 °С), кВ	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50
UIG (TJ = 25 °С), кВ	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50
UTM (250 А), В	1,36	1,38	1,33	1,43	1,36	1,38	1,36	1,37	1,43	1,41	1,35	1,38
IGT (TJ = 25 °С), мА	55	59	59	62	51	57	64	69	61	67	66	56
Ugt (Tj = 25 °С), B	1,29	1,30	1,33	1,32	1,29	1,30	1,32	1,32	1,31	1,32	1,32	1,29
(duD/dt)ccrit (TJM), В/мкс	320	320	320	320	500	500	1000	1000	1000	1000	1000	1000

Токи утечек (I_DRM, I_RRM) М2ТОТО-80-12 при комнатной температуре (TJ = 25 °С) равны единицам микроампер, а при максимальной температуре структуры (Tj = Tjm = 110 °С) не превышают 1 мА, что в 15-30 раз ниже значений, гарантированных паспортом. Отношение U_dRm/U(_BO) меньше 0,64, и, следовательно, запас по напряжению для испытанных приборов довольно значителен. Действующее значение напряжения, выдерживаемое изоляцией для силовых U_IZ и управляющих U_IG выводов, составляет не менее 2,5 кВ (25 °С, нормальная влажность). Импульсное напряжение в открытом состоянии U_TM для всех приборов практически одинаково и имеет сравнительно низкую величину (1,33-1,43 В, ток 250 А). Отпирающий постоянный ток управления I_GI, судя по данным таблицы 2, ниже паспортного на 30-60% (табл. 1), а отпирающее постоянное напряжение управления U_gt составляет 0,65-0,67 от справочного значения. Все исследованные приборы соответствовали установленным группам по критической скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии ((du_D/dt)_Trit — от 320 до 1000 В/мкс (T_JM)).

Сравнение М2ТОТО-80-12 с аналогами из таблицы 1 по паспортным данным не выявляет каких-либо принципиальных отличий в электрических параметрах. Используемые приборы по сравнению с аналогами, правда, имеют несколько меньшее значение критической скорости нарастания тока в открытом состоянии (di_I/dt)_crit (паспортной) и большую величину теплового сопротивления «переход — корпус» R_thj_c, но импульсное напряжение в открытом состоянии и_ш у них самое низкое. Повышенное сопротивление R_thj_c обусловлено особенностью конструкции М2ТОТО-80-12, которая, в отличие от конструкций аналогов, является прижимной. Так как приборы выходили из строя практически сразу после включения выпрямителя, повышенная величина R_thj_c никак не сказывалась на надежности их работы. А анализ причин разрушения полупроводниковых структур фототиристоров (рис. 10) показал, что и параметр (di_D/dt)_crit в этом случае не играл никакой роли.

Рис. 10. Внешний вид структур фототиристора модуля М2ТОТО-80-12

Отказы наблюдались для приборов типа М2ТОТО-80-12 и МТОТО1-80-12 (паяная конструкция), однако было установлено, что оптотиристоры МТОТО1-80-12 ведут себя несколько «лучше». Для выяснения причин разработана методика «нестандартных» испытаний приборов. Результаты сравнительных испытаний М2ТОТО-80-12 и МТОТО1-80-12 представлены в таблице 3. Здесь же даны некоторые измеренные параметры обычного низкочастотного тиристора с управляющим электродом Т242-80-12, имеющего аналогичные паспортные электрические характеристики и одинаковую полупроводниковую структуру.

Таблица 3. Результаты сравнительных испытаний оптотиристорных модулей прижимной и паяной конструкции

	Тип и № прибора
	МТОТО1-80-12				М2ТОТО-80-12				Т242-80-12
	1.1	1.2	2.1	2.2	12.1	12.2	15.1	15.2	1	2
UDRM, URRM, B	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200
U(ВО) (TJ = 25 °С), В	1650	1256	2295	2200	1945	2080	1950	2078	1990	2068
U(ВО) (TJ = 110 °С), В	1800	2100	2300	2300	2200	2200	2200	1900	–	–
U(ВR) (TJ = 25 °С), В	3500	3090	2796	2380	2020	2110	1940	2040	1960	1900
U(ВR) (TJ = 110 °С), B	3700	3100	2700	2600	2200	2100	2100	2100	–	–
IDRM/IRRM (TJ = 25 °С), мкА	1,0/1,7	922/3,5	3,6/4,3	2,9/1,1	1,5/1,9	1,5/2,3	3,5/1,3	1,6/1,8	2,7/3,4 (1600 B)	2,1/2,5 (1600 B)
IDRM/IRRM (TJ = 110 °С), мА	0,2/0,2	0,3/0,6	0,9/0,4	0,6/0,2	0,5/0,4	0,4/0,4	0,5/0,4	0,7/0,4	–	–
UD/UR (ID/IR = 1 мА), B	1700/3700	900/3300	2300/3100	2400/2800	1950/2300	2300/2100	2100/2000	2000/2000	–	–
IН (TJ = 25/100 °С), мA	12/5,5	14/3,0	9,0/4,5	14/6,0	5,0/3,0	5,5/3,0	8,5/4,0	9,5/5,5	–	–
IL (TJ = 25 °С), мA	75	75	80	82	95	85	80	77	–	–
tgd (UD = 500 B), мкс	1,8	1,5	1,9	1,7	2,7	2,5	2,7	2,8	–	–
tgt, мкс	4,2	3,5	3,6	3,6	4,0	3,8	3,9	4,1	–	–
trr, мкс	28,0	20,5	23,4	21,7	24,3	31,0	32,1	25,5	–	–
tq, мкс	160	110	110	100	160	130	140	125	–	–
UТМ (250 A), В	1,84	1,70	1,65

ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

   Данный регулятор напряжения собирался мной для использования в различных направлениях: регулирование скорости вращения двигателя, изменение температуры нагрева паяльника и т.д. Возможно название статьи покажется не совсем корректным, и эта схема иногда встречается как регулятор мощности, но тут надо понимать, что по сути происходит регулировка фазы. То есть времени, в течении которого сетевая полуволна проходит в нагрузку. И с одной стороны регулируется напряжение (через скважность импульса), а с другой — мощность, выделяемая на нагрузке.

   Следует учесть, что наиболее эффективно данный прибор будет справляться с резистивной нагрузкой – лампы, нагреватели и т.д. Потребители тока индуктивного характера тоже можно подключать, но при слишком малой его величине надёжность регулировки снизится.

   Схема данного самодельного тиристорного регулятора не содержит дефицитных деталей. При использовании, указанных на схеме выпрямительных диодов, прибор может выдержать нагрузку до 5А (примерно 1 кВт) с учетом наличия радиаторов. 

   Для увеличения мощности подключаемого устройства нужно использовать другие диоды или диодные сборки, рассчитанные на необходимый вам ток.

   Так-же нужно заменять и тиристор, ведь КУ202 рассчитан на предельный ток до 10А. Из более мощных рекомендуются отечественные тиристоры серии Т122, Т132, Т142 и другие аналогичные.

   Деталей в тиристорном регуляторе не так уж и много, в принципе допустим навесной монтаж, однако на печатной плате конструкция будет смотреться красивее и удобнее. Рисунок платы в формате LAY качаем тут. Стабилитрон Д814Г меняется на любой, с напряжением 12-15В.

   В качестве корпуса использовал первый попавшийся — подходящий по размерам. Для подключения нагрузки вывел наружу разъем для вилки. Регулятор работает надежно и действительно изменяет напряжение от 0 до 220 В. Автор конструкции: SssaHeKkk.

   Форум по радиосхемам

   Обсудить статью ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ТИРИСТОРНЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И РЕГУЛЯТОРЫ МОЩНОСТИ

7.7.1. ОДНОФАЗНЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

Управлять амплитудой напряжения можно различными способами. Можно установить автотрансформатор, на выходе которого напряжение изменяется в зависимости от положения бегунка автотрансформатора. Другим вариантом управления напряжением является подмагничивание сердечника трансформатора или применение дросселей насыщения, которые при подмагничивании изменяют переменную составляющую магнитного поля и соответственно напряжения. Оба приведенных метода требуют наличия громоздких и тяжелых установок.

Решение данной проблемы возможно при использовании тиристоров, которые позволяют управлять как выпрямленным действующим напряжением, так и действующим значением переменного напряжения.

На рис. 7.8, а и б представлены тиристорный управляемый выпрямитель и тиристорный регулятор мощности. Эти схемы отличаются друг от друга тем, что нагрузка в случает тиристорного управляемого выпрямителя включена после выпрямителя, а в случае тиристорного регулятора мощности — до выпрямителя. В первом случае происходит управление действующим значением выпрямленного напряжения, а во втором — действующим значением переменного напряжения.

По нагрузке, включенной после выпрямителя, протекает постоянный по направлению ток. По нагрузке, включенной перед выпрямителем, протекает переменный по направлению ток. При отсутствии запускающего импульса формирователя тиристор не открывается, поэтому ток по нагрузке не идет и падение напряжения на ней отсутствует. При отсутствии запускающих импульсов формирователя тиристор закрыт. Напряжение на тиристоре растет до того момента, пока не произойдет отпирание тиристора. При этом напряжение с открывшегося тиристора перераспределяется на нагрузку. На рис. 7.9. (под пунктирной линией) — падение напряжения на закрытом тиристоре, а заштрихованная площадь — соответствует действующему значению напряжения на нагрузке.

Угол управления тиристора отсчитывается от момента прохождения напряжения через нулевую точку. Чем больше угол управления тиристора, тем дольше он остается закрытым, тем позже тиристор открывается, тем меньше действующее значение напряжения на нагрузке. Для однофазной цепи предельный угол управления тиристора составляет 180.электрическ. градусов. При этом угле мгновенное значение напряжения тиристора равно нулю и следовательно с подачей управляющего импульса в этот момент действующее значение напряжения на нагрузке равно нулю.

Тиристорные регуляторы мощности могут быть выполнены по разнообразным схемам. Одна из таких схем представлена на рис. 7.10. Открывание тиристоров VS₁ и VS₂ происходит поочередно. В первый полупериод открывается тиристор VS₁, а во второй — VS₂. Запускающие импульсы управления поступают с формирователя импульсов на тиристор по заданному углу управления. Пусть требуется получить напряжение на выходе тиристорного управляемого выпрямителя, равное половине входного, что соответствует углу управления 90^о, при максимальном угле^{управления 180о. Частота сети 50 Гц, что соответствует периоду колебаний}

или 20 мС.

Одна полуволна имеет длительность 10 мС, что соответствует углу управления 180^о. Для получения угла управления в 90^о необходимо запустить тиристор через 5мС после момента достижения напряжением нулевой отметки.

Схема простейшего тиристорного управляемого выпрямителя представлена на рис. 7.11.

Особенностью тиристорных регуляторов является необходимость синхронизации работы формирователя импульсов и напряжения сети. При отсутствии таковой незначительный уход частоты приведет к существенному изменению угла управления, а следовательно, и требуемое напряжение не будет соответствовать реальному напряжению.

Тиристорный управляемый выпрямитель состоит из силового блока и синхронизируемого формирователя импульсов. В состав силового блока входит выпрямитель на диодах VD₁-VD₄, тиристор VS и нагрузка. При больших мощностях нагрузки тиристор и диоды должны выдерживать тот ток, который требуется потребителю. Расчет этих элементов приведен в разделе «Полупроводниковые диоды».

Формирователь импульсов состоит из параметрического стабилизатора напряжения, который одновременно выполняет функции синхронизатора и блока формирования импульсов по заданному углу управления.

Параметрический стабилизатор состоит из балластного сопротивления R_б и стабилитрона VD₅. Резисторы R₁ и R₂ — делитель напряжения, задающий режим работы аналога тиристора с управлением по аноду на транзисторах VT₁ и VT₂. Фазовращатель или времязадающая цепь построена на резисторе R₄ и конденсаторе С.

Переменный ток не пойдет через диоды выпрямителя до тех пор, пока тиристор VS не получит запускающий импульс от формирователя. Для получения запускающего импульса необходимо чтобы открылся аналог тиристора. С приходом выпрямленного напряжения на параметрический стабилизатор избытки напряжения, превышающие напряжение стабилизации падают на резистор R_б, а на стабилитроне остается напряжение стабилизации, зависящее от параметров стабилитрона. На выходе параметрического стабилизатора возникают импульсы трапециидальной формы. Одновременно нулевому значению входного напряжения соответствует нулевое значение напряжения на выходе стабилизатора, т.е. происходит синхронизация напряжения питания и формирователя импульсов.

При появлении напряжения на выходе стабилитрона начинает заряжаться конденсатор С через резистор R₄. Когда напряжение на конденсаторе достигнет напряжения срабатывания аналога тиристора, произойдет его открытие. Возникнет импульс тока разряда конденсатора С через транзисторы VT_1,VT₂, и резистор R₃на корпус схемы. На рис 7.11 ток разряда конденсатора показан пунктирной линией. Всплеск тока через резистор R₃ приведет к всплеску напряжения на управляющем электроде тиристора и запуску последнего. Время заряда конденсатора С относительно нулевого значения напряжения определяется параметрами резистора R₄ и емкостью конденсатора С. Цепь R₄ – C задает угол управления тиристора, соответствующий времени задержки запуска тиристора относительно нулевого напряжения. Для рассматриваемой схемы максимальный угол управления для однофазного тиристорного регулятора на частоте 50 Гц составляет 10 мС, что соответствует углу управления 180^о. Для угла управления в 90^о задержка запуска тиристора относительно нулевого значения напряжения составляет 5 мС. Изменяя положение ручки реостата R₄ можно задать любое время заряда конденсатора, т.е. задать угол управления тиристора. При перемещении бегунка реостата вверх растет сопротивление реостата, увеличивается время заряда конденсатора до напряжения включения тиристора, а, следовательно, растет угол управления тиристора и снижается действующее значение напряжения на нагрузке.

Действующее значение напряжения на нагрузке определяется по формуле

где U_d— действующее значение напряжения на нагрузке; U_dо – максимальное значение напряжения на нагрузке при угле управления j = 0⁰; φ— угол управления тиристора.

При включении нагрузки R_н2 до выпрямителя, по ней протекает переменный по направлению ток только в том случае, если тиристор будет открыт. Тогда форма выходного напряжения, (т.е. на нагрузке) будет соответствующей рис. 7.12, е. Заштрихована действующая часть напряжения на нагрузке. При включении нагрузки перед выпрямителем по ней протекает переменный по направлению ток, действующее значение которого определяется временем открытого состояния тиристора, а форма выходного напряжения имеет вид рис. 7.1, ж.

Тиристор остается в схеме на прежнем месте, и формирователь остается тем же. В зависимости от того, в какой части схемы установлен резистор нагрузки, ток по ней протекает постоянный или переменный по направлению. Если по нагрузке проходит постоянный по направлению регулируемый ток, схема называется «Тиристорный управляемый выпрямитель». При включении нагрузки перед выпрямителем по ней протекает переменный по направлению ток, и схема называется «Тиристорный регулятор мощности».

Регулятор мощности можно построить и на симисторе (рис. 7.13).

Последовательно с симистором VS включена нагрузка HL. Для открытия симистора необходимы управляющие импульсы, формирователь которых построен на парах транзисторов VT₁-VT₂ и VT₃-VT₄. Каждая па
ра транзисторов представляющих собой аналоги тиристоров: VT₁-VT₂–с управлением по катоду, а VT₃ и VT₄ — с управлением по аноду. Балластное сопротивление R_б и стабилитроны VD₁ и VD₂ образуют стабилизатор переменного напряжения. Угол управления симистора задается сопротивлением резистора (Rо+R₁) и емкостью конденсатора С. При положительной полуволне верхняя обкладка конденсатора заряжается положительно, и когда напряжение на нем достигнет напряжения включения аналога тиристора происходит открытие аналога тиристора и запуск симистора VS.

Импульс тока разряда конденсатора проходит через резистор R₆ и открывает симистор.

При отрицательном полупериоде открывается аналог тиристора, построенный на транзисторах VT₃ — VT₄ и снова запускает симистор.

При работе тиристорных управляемых выпрямителей на индуктивную нагрузку (обмотки возбуждения и якорь двигателей постоянного тока) возникают проблемы выключения тиристоров, связанные с отставанием тока от напряжения. Для выключения тиристора требуется принудительная коммутация, так как ток самоиндукции обмоток возбуждения или якоря двигателя продолжает идти после достижения напряжением нулевого уровня. Этот вопрос в учебном пособии не рассматривается.

 

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Лучший тиристорный модуль с фазовым управлением — Отличные предложения на тиристорный модуль с фазовым управлением от глобальных продавцов тиристорных модулей с фазовым управлением

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для модуля тиристора с фазовым регулированием. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях.Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот тиристорный модуль с верхним управлением фазой должен в кратчайшие сроки стать одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели свой тиристорный модуль с фазовым регулированием на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в модуле тиристора с фазовым регулированием и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. , а также ожидаемую экономию.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз.Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress.Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести тиристорный модуль с фазовым управлением по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Тиристор, выпрямители с кремниевым управлением, модуль SCR

C&H Technology специализируется на сильноточных тиристорах с фазовой регулировкой и тиристорах с быстрым переключением. Типичные применения включают переключатели переменного тока, регуляторы затемнения, регулирование температуры для духовок, твердотельные реле, средства управления двигателями постоянного тока, сварку, плавный запуск приводов двигателей переменного тока и тяговые рынки.

Тиристоры также называются SCR (выпрямители с кремниевым управлением).Модуль SCR используется для управления и выпрямления тока только в одном направлении. Модуль SCR работает как механический переключатель: он либо включен, либо выключен. Когда на затвор SCR подается импульс тока / напряжения, он срабатывает и начинает проводить. SCR будет продолжать проводить, даже когда ток затвора полностью удален. Выпрямитель с кремниевым управлением выключится, когда ток нагрузки упадет ниже нуля.

Тиристоры с фазовым управлением (выпрямители с кремниевым управлением)

• Ток: от 16А до 4150А
• Напряжение: от 200 В до 5000 В
• Пакеты шпилек: компрессионная и паяная
• Пакеты Hockey Puk: от 19 мм до 100 мм
• Пакеты модулей SCR: T-Module, Add-A-Pak, Int-A-Pak, Magn-A-Pak, Super Magn-A-Pak
  • Ток: от 25А до 500А
  • Напряжение: от 200 В до 2000 В
  • Высокое напряжение изоляции (2500 В)
  • Соответствует RoHS, одобрено UL
  • Настраивается для нужд конкретного приложения
• Дискретные пакеты: D2, TO-220, TO-247, Full Pack,

Инвертор, класс

• Ток: от 110А до 1200А
• Напряжение: от 200 В до 2100 В
• Штифт сжатый
• Хоккейный Пук

Тиристорная матрица

• Инвертор с фазовым управлением и быстрым переключением
• Диапазон напряжения от 200 до 2000 вольт
• Wire Bondable от.От 180 до 480 мил квадратных
• Связываемый припой от 19 мм до 77 мм круглый

Свяжитесь с нами сегодня по поводу SCR или других тиристорных изделий.

Полноволновой тиристорный выпрямитель с полным контролем угла проводимости

Лекция — 4 схемы диодного выпрямителя

Базовая электроника (Полупроводниковые диоды модуля 1) Dr.Читралекха Маханта Кафедра электроники и техники связи Индийский технологический институт, лекция Гувахати — 4 схемы диодного выпрямителя

Подробнее

Источник питания постоянного тока

Снижение напряжения источника постоянного тока. Электрическая изоляция Преобразует биполярный сигнал в униполярный, полуволновой или двухполупериодный. Сглаживает колебания напряжения. Сохраняется некоторая пульсация. Уменьшает пульсации. Подробнее

Свойства электрических сигналов

Компонент напряжения постоянного тока (Среднее напряжение) Характеристики электрических сигналов v (t) = В постоянного тока + v переменного тока (t) В постоянного тока — значение напряжения, отображаемое на вольтметре постоянного тока Треугольная форма сигнала Компонент постоянного тока Полупериодный выпрямитель

Подробнее

См. Хоренштейн 4.3 и 4.4

EE 462: Лаборатория № 4 «Схемы источников питания постоянного тока с использованием диодов». Автор: Drs. СРЕДНИЙ. Радун и К. Донохью (2/14/07) Факультет электротехники и компьютерной инженерии Кентукки, Лексингтон, Кентукки, 40506 Обновлено

Подробнее

Реакция на скачок RC цепей

Реакция на скачок RC цепей 1. ЦЕЛИ … 2 2. СПРАВОЧНИК … 2 3. ЦЕПИ … 2 4. КОМПОНЕНТЫ И СПЕЦИФИКАЦИИ…3 КОЛИЧЕСТВО … 3 ОПИСАНИЕ … 3 КОММЕНТАРИИ … 3 5. ОБСУЖДЕНИЕ … 3 5.1 СОПРОТИВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ … 3

Подробнее

Домашнее задание 03

Вопрос 1 (по 2 балла, если не указано иное) Домашнее задание Задание 03 1. Источник питания постоянного тока 9 В генерирует 10 Вт в резисторе. Какой размах амплитуды должен быть источник переменного тока, чтобы генерировать тот же

Подробнее

УСИЛИТЕЛИ ОПЕРАЦИОННЫЕ.о / п

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 1. Если входной сигнал схемы, показанной на рисунке, является синусоидальной волной, на выходе будет i / p o / p a. Полуволновая выпрямленная синусоида b. Полноволновая выпрямленная синусоида c. Треугольная волна d. A

Подробнее

Лабораторная работа № 9: Анализ установившегося состояния переменного тока.

Теория и введение Лаборатория № 9: Цели анализа устойчивого состояния переменного тока для лабораторной работы № 9 Основная цель лабораторной работы 9 — познакомить студентов с анализом устойчивого состояния переменного тока, шкалой дБ и частотным анализатором NI ELVIS.

Подробнее

Расчет G rms

Расчет G rms QualMark Corp. Neill Doertenbach Метрика G rms обычно используется для определения и сравнения энергии в системах повторяющихся ударных колебаний. Однако способ прибытия

Подробнее

Частотная характеристика фильтров

Инженерная школа Департамент электротехники и вычислительной техники 332: 224 Принципы электротехники II Лабораторный эксперимент 2 Частотная характеристика фильтров 1 Введение Цели для

Подробнее

Глава 20. Квазирезонансные преобразователи.

Глава 0 Квазирезонансные преобразователи Введение 0.1 Квазирезонансная переключающая ячейка с переключением при нулевом токе 0.1.1 Формы сигналов полуволновой квазирезонансной переключающей ячейки ZCS 0.1. Среднее значение оконечной формы волны

Подробнее

Прецизионные диодные выпрямители

Кеннет А. Кун 21 марта 2013 г. Прецизионные полуволновые выпрямители Операционный усилитель можно использовать для линеаризации нелинейной функции, например передаточной функции полупроводникового диода. Классический

Подробнее

= V пик 2 = 0.707 В пик

БАЗОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — НАЗНАЧЕНИЕ РЕКТИФИКАЦИИ И ФИЛЬТРА Предположим, вы хотите создать простой электронный блок питания постоянного тока, который работал бы от входа переменного тока (например, что-то, что вы могли бы подключить к стандартному

Подробнее

Использование метода импеданса

Использование метода импеданса Метод импеданса позволяет нам полностью отказаться от подхода дифференциального уравнения для определения отклика цепей.По факту импедансный метод даже

Подробнее

Модуль 11: Наведенные выбросы.

Модуль 11: Кондуктивная эмиссия 11.1 Обзор Термин кондуктивная эмиссия относится к механизму, который позволяет создавать электромагнитную энергию в электронном устройстве и связывать его с его шнуром питания переменного тока.

Подробнее

Аналоговая электроника I. Лаборатория

Аналоговая электроника I Лабораторное упражнение 1 Цепи источника питания постоянного тока Цель упражнения Цель этого лабораторного упражнения — познакомиться с выпрямительными цепями и методами стабилизации напряжения

Подробнее

Источники питания переменного тока с прямым автономным питанием

Источники питания переменного тока с прямым отключением питания r Введение Многие источники питания постоянного тока, используемые в электронных системах, в том числе в этой технической школе, выпрямляют 120 вольт, подаваемое в электрическую розетку.Начальный

Подробнее

Базовые схемы операционных усилителей

Базовые схемы операционных усилителей Мануэль Толедо INEL 5205 Instrumentation 3 августа 2008 г. Введение Операционный усилитель (для краткости ОУ или ОУ), возможно, является наиболее важным строительным блоком для конструкции

. Подробнее

Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения

Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения Вратислав Михал Технологический университет Брно, кафедра теоретической и экспериментальной электротехники Kolejní 4/2904, 612 00 Брно Чешская Республика [email protected],

Подробнее

Основы микроэлектроники

Основы микроэлектроники. Ч2 Почему именно микроэлектроника? Ch3 Основы физики полупроводников Ch4 Диодные схемы Ch5 Физика биполярных транзисторов CH5 Биполярные усилители CH6 Физика МОП-транзисторов

Подробнее

Электрический резонанс

Электрический резонанс (последовательная цепь R-L-C) УСТРОЙСТВО 1.R-L-C Печатная плата 2. Генератор сигналов 3. Осциллограф Tektronix TDS1002 с двумя наборами проводов (см. Введение в осциллограф) ВВЕДЕНИЕ

Подробнее

Unit2: резистор / конденсатор-фильтры

Раздел 2: Резисторы / конденсаторные фильтры Физика335 Студент 3, 27 октября Физика 335-секция Профессор Дж. Хоббс Партнер: Physics335 Студент2 Аннотация Были сконструированы основные RC-фильтры и свойства, такие как

Подробнее

Выпрямители с кремниевым управлением

554 20 Принципы электроники выпрямителей с кремниевым управлением 20.1 Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) 20.2 Работа SCR 20.3 Эквивалентная схема SCR 20.4 Важные термины 20.5 Характеристики V-I

Подробнее

LAB4: аудио синтезатор

Калифорнийский университет в Беркли, EECS 100 Lab LAB4: Аудиосинтезатор B. Boser NAME 1: NAME 2: Таймер 555 IC SID: SID: Катушки индуктивности и конденсаторы добавляют множество новых схемных возможностей, которые используют память, реализованную в

Подробнее

Положительная обратная связь и осцилляторы

Physics 3330 Эксперимент № 6 Осень 1999 г. Положительная обратная связь и осцилляторы Цель В этом эксперименте мы изучим, как спонтанные колебания могут быть вызваны положительной обратной связью.Вы построите активный

Подробнее

30. Сюжеты Боде. Введение

0. Графики Боде Введение Каждая из схем в этом наборе задач представлена ​​графиком Боде величин. Сетевая функция обеспечивает связь между графиком Боде и схемой. Чтобы решить эти

Подробнее

7-41 КОРРЕКЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

ПИТАНИЕ ИЛИ КОРРЕКЦИЯ ВВЕДЕНИЕ Современное электронное оборудование может создавать шум, который вызовет проблемы с другим оборудованием в той же системе питания.Следовательно, для уменьшения сбоев в системе необходимо

Подробнее

Глава 22 Дополнительная электроника

Глава 22 Далее Стиральная машина с электроникой имеет задержку открытия дверцы после цикла стирки. Часть этой схемы показана ниже. По окончании цикла переключатель S замыкается. На данном этапе конденсатор

Подробнее

Формирование аналогового сигнала

Формирование аналогового сигнала Аналоговая и цифровая электроника Электроника Цифровая электроника Аналоговая электроника 2 Аналоговая электроника Аналоговая электроника Операционные усилители Транзисторы TRIAC 741 LF351 TL084

Подробнее

основы электроники

основы электроники схемы, устройства и приложения THOMAS L.FLOYD DAVID M. BUCHLA Урок 1: Диоды и их применение Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом (CT)

Подробнее

Схемы усилителя BJT

Схемы усилителя JT Поскольку мы разработали различные модели для сигналов D (простая модель большого сигнала) и сигналов A (модель малого сигнала), анализ схем JT выполняется следующим образом: Анализ смещения D:

Подробнее

Схемы усилителя BJT

Схемы усилителя JT Поскольку мы разработали различные модели для сигналов D (простая модель большого сигнала) и сигналов A (модель малого сигнала), анализ схем JT выполняется следующим образом: Анализ смещения D:

Подробнее

Сетевые реакторы и приводы переменного тока

Сетевые реакторы и приводы переменного тока Rockwell Automation Mequon Wisconsin Довольно часто линейные и нагрузочные реакторы устанавливаются на приводы переменного тока без четкого понимания того, почему и каковы положительные и отрицательные последствия

Подробнее

Выпрямители с тиристорным управлением

Почему тиристоры используются в выпрямителях большой мощности?

Электросети поставляют электроэнергию в виде переменного тока (переменного тока), но некоторые ключевые приложения, такие как зарядка аккумуляторных батарей электромобилей и транспортные системы легкорельсового транспорта, требуют постоянного тока (постоянного тока) для экономичной и эффективной работы.Например, стандартные системы постоянного напряжения Rail работают по всей Европе, номинально при 600, 750, 1500 и 3000 В, но электросеть обеспечивает гораздо более высокое напряжение переменного тока. Придорожное оборудование используется для преобразования переменного тока в постоянный ток в электросети с помощью трансформаторов и выпрямителей. В более общем смысле, некоторым приложениям нужно будет просто обеспечить постоянный источник постоянного тока, в то время как другим может потребоваться управление, чтобы настроить выход в соответствии с колебаниями спроса. Эта потребность в управлении является основной причиной использования тиристоров в выпрямительных схемах.

Что такое управляемый выпрямитель?

Переменный ток, как следует из названия, означает, что ток течет в обоих направлениях в течение одного цикла. В своей основной форме схема однофазного выпрямителя состоит из одного, двух или четырех диодов, расположенных так, чтобы ток протекал в одном направлении.

Рис. 1. Одно-, двух- и четырехдиодные выпрямительные схемы — однофазные и соответствующие формы волны.

Тиристор — это полупроводниковое устройство, которое может использоваться для включения и выключения тока.При использовании в выпрямительных схемах тиристоры позволяют управлять током более точно, чем диоды, которые могут быть только включены или выключены. Тиристор может быть запущен, чтобы позволить току проходить ступенчатым образом, путем срабатывания (включения тиристора) в точное время, тем самым контролируя угол проводимости. Уровень управления, необходимый для данного приложения, будет определять, как тиристоры используются в схеме. В полууправляемых выпрямителях используются тиристоры вместо диодов на положительной или отрицательной стороне схемы, тогда как полностью управляемый выпрямитель использует тиристоры полностью.

Рис. 2. Цепи положительного полууправления и полностью управляемого выпрямителя — однофазные.

Цепи многофазного выпрямителя

Входы многофазного переменного тока выпрямляются с помощью диодов на каждой фазе. Как и в случае однофазных источников питания, эти выпрямители могут быть неуправляемыми (только диоды), полууправляемыми или полностью управляемыми с помощью тиристоров.

Рис. 3. Полностью управляемая схема выпрямителя — трехфазная и шестифазная.

Выпрямители с тиристорным управлением в системах

Базовые компоненты выпрямителя преобразуют переменный ток в постоянный, но выход должен подаваться в систему с соответствующей защитой.Это включает в себя блокировку любых нежелательных шумов или скачков напряжения, которые могут возникнуть в линии переменного тока или во время выпрямления питания. Полупроводники, используемые в этих приложениях, обычно очень прочные, но их можно защитить с помощью быстродействующих предохранителей, специально разработанных для этой цели. В случае неисправности, приводящей к перегреву, в узлы встроены термостатические выключатели, а для уменьшения скачков напряжения через тиристоры подключаются демпфирующие цепи.

Рис. 4. Типовая конфигурация выпрямительного блока с тиристорным управлением.

Объединение всего этого — создание выпрямителя с тиристорным управлением

Проектирование выпрямителя с правильной конфигурацией, выбор оптимальных полупроводников, предохранителей, расцепителей и устройств защиты от скачков напряжения идет рука об руку с терморегулятором системы в целом . Какие потери тиристоров при рабочей температуре? Сколько тепла будет рассеиваться, и, следовательно, какого размера должен быть радиатор? Требуется ли принудительная конвекция воздуха через вентиляторы в сборке? Где находится оборудование? Какие отраслевые стандарты и соответствия необходимо учитывать?

Power Products International обладает более чем 30-летним опытом в разработке и производстве этого типа продукции, поэтому, если у вас есть приложение, требующее надежного и прочного выпрямительного оборудования, свяжитесь с нами, чтобы обсудить, как это сделать.

Типы выпрямителей — силовая электроника от А до Z

Сравнение типов выпрямителей:

Выпрямители Введение:

Схема преобразователя, преобразующая переменный ток в постоянный, называется выпрямителями. Помните, что выпрямители и преобразователи чаще всего меняются местами в учебниках силовой электроники. Обычно термин «преобразователь» обозначает выпрямитель.
В этом посте мы обсудим различные типы выпрямительных схем.

Схема выпрямителя, использующая только диоды, известна как схема неуправляемого выпрямителя .
Когда тиристоры используются для преобразования переменного тока в постоянный, они контролируют выходное напряжение, поэтому они известны как схема управляемого выпрямителя .

В отличие от диода, тиристор не становится проводящим сразу после того, как его напряжение становится положительным.
Требуется запуск с помощью импульса на затворе.
Таким образом, можно заставить тиристор проводить в любой точке полуволны, которая прикладывает положительное напряжение к его аноду. Таким образом регулируется выходное напряжение.

Классификация выпрямительных цепей:

(a) В зависимости от характеристик управления различных цепей выпрямители классифицируются как

(i) Неуправляемые выпрямители
(ii) Полууправляемые выпрямители
(iii) Полностью управляемые выпрямители

(i) Неуправляемые выпрямители

• Эти схемы содержат только диоды и выдают напряжение нагрузки постоянного тока, фиксированное по величине относительно величины напряжения питания переменного тока.
• Кроме того, они подразделяются на полуволновые, двухполупериодные (с центральным ответвлением трансформатора) и мостовые выпрямители.

Полупериодный выпрямитель:

• Схема полуволнового выпрямителя состоит из одного полупроводникового диода и сопротивления нагрузки.
• При полуволновом выпрямлении цепь проводит ток только в течение положительных полупериодов входного переменного тока.
• Отрицательные полупериоды подавляются. т.е. ток будет течь в течение положительных полупериодов, а ток не будет проводиться в течение отрицательных полупериодов.
• Следовательно, ток всегда течет через нагрузку только в одном направлении.

Полный Вт средний Прямой ifier:
При двухполупериодном выпрямлении ток течет через нагрузку в одном направлении для обоих полупериодов входного питания. Этого можно добиться с помощью двух диодов, работающих попеременно.

Для двухполупериодного выпрямления используются схемы двух типов.
(a) Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом.
(б) Выпрямитель мостового типа.

Центральный отвод Двухполупериодный выпрямитель:

• Эта схема состоит из двух диодов.
• Вторичная обмотка с центральным ответвлением используется для подключения двух диодов [Вторичная обмотка с центральным ответвлением имеет три вывода, а именно 1,2 и 3.
• Центральная точка является нейтральной точкой.
• Общее вторичное напряжение разделено на две части.
• Общее вторичное напряжение делится на две равные части.
• Они доступны на клеммах 1 и 2 и 3 и 2, так что каждый диод использует один полупериод входного переменного напряжения.
  

Двухполупериодный мостовой выпрямитель:

Центральный ответвительный трансформатор в мостовом выпрямителе не требуется. Он содержит четыре диода D1, D2, D3 и D4, соединенных в мост.
Формы сигналов двухполупериодного выпрямителя показаны ниже.

Преимущества и недостатки различных конфигураций показаны в таблице ниже.

Средний ток 1.11 9039-фактор 9039

Параметры	Полуволна	С отводом по центру Двухполупериодная	Мост
Кол-во диодов	1	4	9039 Максимум. КПД	40,6%	81,2%	81,2%
Пиковое обратное напряжение	В M	2V M	V M
Idc / 2	Idc / 2
Vdc (без нагрузки)	Vm / π	2Vm / π	2Vm / π
Выходная частота	f 2391	f 239
Коэффициент использования трансформатора Коэффициент	0.287	0,693	0,812
Коэффициент пульсации	1,21	0,48	0,48
Форм-фактор	1,57	9039 1.11		√2

(ii) Полууправляемые выпрямители

Эти схемы содержат смесь тиристоров и диодов, которые предотвращают реверсирование напряжения нагрузки.
Но эти преобразователи позволяют контролировать среднее значение напряжения нагрузки постоянного тока.

(iii) Полностью управляемые выпрямители

• Здесь все выпрямляющие элементы — это тиристоры.
• В этих схемах с помощью подходящего управления фазовым углом, при котором тиристоры включены, можно управлять средним значением постоянного напряжения, а также изменять полярность постоянного напряжения нагрузки.
• Таким образом, эта схема преобразователя является двунаправленной, и она позволяет потоку мощности в любом направлении между источником питания и нагрузкой постоянного тока.

(B) Зависит от периода проводимости во время каждого цикла входного переменного напряжения, они подразделяются на две группы, а именно:

(i) Полупериодные выпрямители
(ii) Двухполупериодные выпрямители
Есть два типы двухполупериодных выпрямителей, а именно:

• Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением
• Двухполупериодный выпрямитель с использованием мостовой конфигурации

(C) В зависимости от количества фаз в сети питания преобразователи классифицируются как
(i) Однофазные выпрямители
(ii) Трехфазные выпрямители

(D) В зависимости от количества импульсов на стороне постоянного тока за один период входного переменного напряжения выпрямители классифицируются как
(i) Одноимпульсные выпрямители
(ii) Два импульсных выпрямителя
(iii) Трехимпульсные выпрямители
(iv) Шестипульсные выпрямители и т. Д.

Спасибо, что прочитали о типах выпрямителей….

Подробнее:

Преимущества и недостатки HVDC перед системой передачи HVAC
Основные вопросы для собеседования по силовой электронике: Set-4 Учебное пособие по бесщеточному двигателю постоянного тока
(BLDC)

Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже… ..

SCR ( тиристор — кремниевый управляемый выпрямитель)

Cu tạo và c tính:

SCR được cấu tạo bởi 4 lớp bán dẫn PNPN (có 3 nối PN).Như tên gọi ta thấy SCR là một diode chỉnh lưu được kiểm soát bởi cổng silicium. Các tíêp xúc kim loại được tạo ra các cực Anod A, Catot K và cổng G.

Nếu ta mắc một nguồn điện một chiu V _AA vào SCR như hình sau. một dòng điện nhỏ I _G kích vào cực cổng G sẽ làm nối PN giữa cực cựng G và catot K dẫn phát khởi dòng in anod I _A qua SCR nhin hin. Nếu ta đổi chiều nguồn V _AA (cực dương nối với catod, cục âm nối với anod) sẽ không có dòng điện qua SCR cho dù có dòng điện kích I _{G G G G .Như vậy ta có thể hiểu SCR như một diode nhưng có thêm cực cổng G và để SCR dẫn iện phải có dòng iện kích I G vào cực cổng.}

Ta thấy SCR có thể coi như tương đương với hai транзистор PNP và NPN liên kết nhau qua ngõ nền và thu

Khi có một dòng iện nhỏ I _G kích vào cực nền của Transistor NPN T ₁ tức cổng G của SCR. Döng Diện I _G sẽ tạo ra dòng cực thu I _C1 lớn hơn, mà I _C1 lại chính là dòng nền I _B2 của транзистор PNP T _{до 2} транзистор ln hơn trước… Hiện tượng này cứ tiếp tục nên cả hai транзистор nhanh chóng trở nên bảo hòa.Dòng bảo hòa qua hai transistor chính là dòng anod của SCR. Сделайте это через V _AA вместо R _A .

Cơ chế hoạt động như trên của SCR cho thấy dòng I _G không cần lớn và chỉ cần tồn tại trong thời gian ngắn. Khi SCR ã dẫn điện, nếu ta ngắt bỏ I _G thì SCR vẫn tiếp tục dẫn iện, nghĩa là ta không thể ngắt SCR bằng cực cổng, â.

Người ta chỉ có thể ngắt SCR bằng cách cắt nguồn V _AA hoc giảm V _AA sao cho dòng điện qua SCR nhỏ hơn một trị số nào H (ток Ходдинга).

Đặc tuyến вольт-ампер của SCR:

c tuyến này trình bày sự biến thiên của dòng in anod I _A theo in thế anod-catod V _AK vi dòng cổng I _G coi như.

— Khi SCR được phân cực nghịch (điện thế anod âm hơn điện thế catod), chỉ có một dòng điện rt nhỏ chạy qua SCR.

— Khi SCR được phân cực thuận (điện thế anod dương hơn điện thế catod), nếu ta nối tắt (hoặc để hở) nguồn V _GG (I _G = 0404), khin = 040 chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy qua SCR (trong thực tế người ta xem như SCR không dẫn điện), nhưng khi V _AK đạt n một trị sốn V _BO thì iện thế V _AK tự động sụt xuống khoảng 0,7V như diode thường.Dòng điện tương ứng bây giờ chính là dòng điện duy trì I _H . Từ bây giờ, SCR chuyển пел trng thái dẫn điện và có đặc tuyến gần giống nh diode thường.

Nếu ta tăng nguồn V _GG tạo dòng kích I _G , ta thấy iện thế quay v nhỏ hơn và khi dòng kích I _G càng lớn, quayn 904, quayn 904

Các thông số của SCR:

Sau ây là các thông số kỹ thuật chính của SCR

— Dòng thuận tối đa:

Là dòng điện anod I _A trung bình lớn nhất mà SCR có thể chịu đựng được liên tục.Trong trường hợp dòng lớn, SCR phải được giải nhiệt đầy. Данг thuận tối a tùy thuộc vào mỗi SCR, có thể từ vài trăm mA đến hàng trăm Ampere.

— iện thế ngược tối đa:

ây là điện thế phân cực nghịch tối a mà chưa xảy ra sự hủy thác (разбивка). Ây là trị số V _BR hình trên. SCR c chế tạo với iện thế nghịch từ vài chục volt đến hàng ngàn volt.

— Dòng chốt (ток фиксации):

Là dòng thuận tối thiểu để giữ SCR ở trạng thái dẫn điện sau khi SCR từ trạng thái ngng sang trạng thái dẫn.Dòng chốt thường lớn hơn dòng duy trì chút ít SCR công suất nhỏ và lớn hơn dòng duy trì khá nhiều ở SCR có công suất lớn.

— Dòng cổng tối thiểu (Минимальный ток затвора):

Như đã thấy, khi iện thế V _AK lớn hơn V _BO thì SCR sẽ chuyển sang trạng thái dẫn điện mà không cần dòng kích I _G . Tuy nhiên trong ứng dụng, thường người ta phải tạo ra một dòng cổng để SCR dẫn điện ngay. Ty theo mỗi SCR, dòng cng tối thiểu từ dưới 1mA n vài chục mA.Nói chung, SCR công suất càng lớn thì cần dòng kích lớn. Tuy nhiên, nên chú ý là dòng cổng không được quá lớn, có thể làm hỏng nối cổng-catod của SCR.

— Thời gian mở (время включения):

Là thời gian từ lúc bắt đầu có xung kích đến lúc SCR dẫn gần bảo hòa (thường là 0,9 lần dòng định mức). Thởi gian mở khoảng vài μS. Như vậy, thời gian hiện diện của xung kích phải lâu hơn thời gian mở.

— Thời gian tắt (время выключения):

SC tắt SCR, người ta giảm điện thế V _AK xuống 0Volt, tức dòng anod cũng bng 0.Thế nhưng nếu ta hạ điện thế anod xuống 0 rồi tăng lên ngay thì SCR vẫn dẫn điện mặc dù không có dòng kích. Thi gian tắt SCR là thời gian từ lúc điện thế V _AK xuống 0 в lúc lên cao trở lại mà SCR không dẫn điện trở lại. Thời gian này lớn hơn thời gian mở, thường khoảng vài chục μS. Như vậy, SCR là linh kiện chậm, hoạt động ở tần số thấp, tối đa khoảng vài chục KHz.

— Tốc độ tăng điện thế dv / dt:

Ta có thể làm SCR dẫn điện bằng cách tăng điện thế anod lên n iện thế quay về V _BO hoặc bằng cách dùng dòng kích cực cổng.Một cách khác là tăng điện th anod nhanh tức dv / dt lớn mà bản thân iện thế V anod không cần lớn. Thông số dv / dt là tốc độ tăng thế lớn nhất mà SCR chưa dẫn, vượt trên vị trí này SCR sẽ dẫn điện. Lý do là có một iện dung nội C _b giữa hai cực nền của transistor trong mô hình tương ng của SCR. dòng điện qua tụ là: icb = CbdVdt размер 12 {i rSub {размер 8 {ital «cb»}} = C rSub {size 8 {b}} {{ital «dV»} больше {ital «dt»}}} {}. Dòng điện này chạy vào cực nền của T ₁ .Khi dV / dt lớn thì i _cb lớn đủ sức kích SCR. Người ta thường tránh hiện tượng này bằng cách mắc một tụ C và điện trở R song song với SCR để chia bớt dòng i _CB .

— Tốc độ tăng dòng thuận tối đa di / dt:

ây là trị số tối đa của tốc độ tăng dòng anod. Trên trị số này SCR có thể bị hư. Lý do là khi SCR chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn, привет thế giữa anod và catod còn lớn trong lúc dòng òiện anod tăng nhanh khiến công suất có ticu tiu tiu th.Khi SCR bắt đầu dẫn, công suất tiêu tán tập trung ở gần vùng cổng nên vùng này dễ bị hư hỏng. Kh năng chịu đựng của di / dt tùy thuộc vào mỗi SCR.

SCR hoạt động ở iện thế xoay chiều

Khi SCR hođột động ở iện thế xoay chiều tần số thấp (thí dụ 50Hz hoặc 60Hz) thì vấn đề tắt SCR được giải quyết dễ dàng. Khi không có xung kích thì mạng điện xuống gần 0V, SCR sẽ ngưng. Dĩ nhiên ở bán kỳ âm SCR không hoạt động mặc dù có xung kích.

Để tăng công suất cho tải, người ta cho SCR hoạt động ở nguồn chỉnh lưu toàn kỳ.

Vì i cn 50Hz có chu kỳ T = 1/50 = 20ns nên thời gian điện thế xấp xỉ 0V đủ làm ngưng SCR.

Vài ứng dụng đơn giản:

Mạch đèn khẩn cấp khi mất điện:

Bình thường đèn 6V cháy sáng nhờ nguồn điện qua mạch chỉnh lưu. Lúc này SCR ngưng dẫn do bị phân cực nghịch, accu được nạp qua D ₁ , R ₁ . Khi mất iện, nguồn iện обвиняет S làm thông SCR và thắp sáng èn.

Mạch nạp accu t tra động (trang sau)

— Хи накопитель, SCR ₁ dẫn, SCR ₂ ngưng

— Khi accu đã nạp đầy, iện thế cực dương lên cao, kích SCR ₂ làm SCR ₂ dẫn, chia bớt dòng nạp bảo vệ accu.

— VR dùng để chỉnh mức bảo vệ (giảm nhỏ dòng nạp)

.