Тиристори принцип на действие, дизайни, стилове и начините на инкорпориране

Принципът на работа на тиристора

силова електроника Тиристори не се контролира изцяло от ключа. Следователно, понякога в литературата, посочена като си един тиристорен цел, която може да се преведе от контролен сигнал само при провеждане на състояние, т.е.. Е. Включени. За да я изключите (за DC операция) е необходимо да се вземат специални мерки за осигуряване на постоянен ток упадъка на нула.

Тиристори превключвател може да провежда ток само в една посока, а в затворено положение е в състояние да издържат на преки и обратни напрежение.

В тиристор има четири р-п-р-п-структура с три терминала: анод (А), катод (С) и контрол на електрода (G), както са отразени на фиг. 1

Фиг. 1. Нормално SCR: а) - условно графично символ; б) - характеристика на ток напрежение.

Фиг. 1, б показва семейството на изход статичен VAC при различни стойности на контрол ток IG. Ограничаването на напрежението, на тиристор се поддържа без включването му е с максимална стойност на IG = 0. С увеличаване постоянен ток IG напрежение издържат тиристор се намалява. ON състояние на тиристор съответства на клон II, изключен - клон I, процесът на приобщаване - клон III. Задържането ток или държи ток е равна на минималната стойност на текущата напред IA. при което тиристор остава в проводима състояние. Тази стойност съответства и на минималната възможна стойност на напред пада на напрежение в целия тиристор е включен.

Клон IV е на терен от изтичане на ток в сравнение с обратно напрежение. Когато надвишава стойността на напрежението UBO кипене започва рязко увеличение в обратен ток, свързани с разпределението на тиристор. разбивка на символи може да съответства на необратим процес или процеса на разграждането на лавина, типични за диод Zener.

Тиристори са най-мощните електронни превключватели с възможност за превключване верига с напрежение от 5 кВ и ток до 5 кА с честота по-малко от 1 кХц.

Дизайнът на тиристор е показано на фиг. 2.

Фиг. 2. Изграждане на сгради тиристори: а) - Tablet; б) - Whip

Тиристори верига DC

Включване на конвенционален тиристор се извършва чрез прилагане на положителни текущ контрол на импулса схема по отношение на катод полярност. Продължителността на преходния процес, когато силно повлияна от естеството на товара (активен, индуктивен и така нататък.), Амплитудата и уби управление на скоростта на IG токов импулс. полупроводникови температура структура тиристор, приложено напрежение и натоварване на ток. Веригата съдържащ тиристор, не трябва да има недопустими стойности увеличават скоростта на директен duAC / DT напрежение, където може да настъпи спонтанно превключване в отсъствието на Ig контролен сигнал тиристор и уби курс Диа / DT ток. В същото време, на склона на управляващия сигнал трябва да бъде висока.

Сред начините за изключване на SCRS да се прави разлика между естествен край (или естествена комутация) и принудителна (изкуствена или превключване). Natural превключване се случва, когато тиристорите в AC вериги по време на разпадането на тока до нула.

Методи принудени превключване са доста разнообразни. Най-типично от тях са следните: свързване на предварително заредена кондензатор С ключ S (Фигура 3a); LC-веригата връзка с предварително заредена кондензатор CK (Фигура 3 Ь); използването на вибрационната характер на преходни по схема на товара (фигура 3в) на.

Фиг. 3. Изкуствени методи комутационни тиристори: а) - с зарежда кондензатор С; б) - средства за освобождаване LC-осцилираща верига; в) - поради люлеенето естеството на товара

При включване на веригата на фиг. 3, и връзката на комутиращия кондензатор с обратна полярност, като друг помощен тиристор да причини той да изпълнява проводим главния тиристор. Тъй като изпълнението на кондензатор ток е насочен противоположно на напред ток на тиристор, последната се намалява до нула и тиристор се изключва.

В схемата на фиг. 3b свързване LC-осцилаторна верига освобождаване предизвиква превключване кондензатор СК. В началото на разряден ток тече през тиристор противоположния напред по текущата си, когато те са равни, тиристор е изключен. Освен LC-схема ток преминава от тиристорен диод VD да VS. на Докато протича през диод VD линия ток на тиристор на VS се прилага обратно напрежение, равно на напрежението при отворена диод.

В схемата на фиг. 3 в включването VS тиристор за комплекс RLC натоварване ще задейства процеса на преход. При определени натоварване параметрите на процеса, могат да се променят с промените в полярността на натоварване ток IH. В този случай, след изключване на тиристор е включен VD VS диод, който започва да провежда ток на обратна полярност. Понякога този метод се нарича превключване квазиестествен, тъй като тя е свързана с промяна на полярността на товарния ток.

Тиристорен в променлив ток верига

Когато тиристор в променлив ток верига може да извършва следните операции:

включване и изключване на електрическата верига, с активното-активна и реактивна товар;

и промяната в средните стойности на тока на ток през товара се дължи на факта, че е възможно да се контролира контрол на предлагането сигнал.

Тъй ключа тиристор е в състояние за провеждане на електрически ток само в една посока, за тиристорите се прилага променлив им насрещно паралелно свързване (фиг. 4а).

Фиг. 4. насрещно паралелно свързване на тиристори (а) и активната форма на текущото натоварване (В)

Средните и RMS ток стойности варират поради промени в момента VS1 тиристори и VS2 отваряне сигнали, т.е. чрез промяна на ъгъла, и (Фиг. 4В). Стойностите на този ъгъл за VS1 на тиристори и VS2 в регулиращия варира едновременно с контролната система. Ъгълът се нарича контрол ъгъл или ъгъл изпичане на тиристор.

Най-широко използвани в силови електронни устройства получи фаза (фиг. 4а, б) и импулса модулирани контрол тиристори (фиг. 4с).

Фиг. 5. Вид на напрежението на товара с: а) - фаза тиристорно управление на; б) - фаза контролира тиристорни принудителното комутация; в) - контрол PWM тиристорен

Когато тиристор на метод за контрол фаза принуден комутация на натоварване регулиране на тока е възможно, така чрез промяна на ъгъла # 945;. и ъгъла # 952;. Изкуствен превключване се извършва чрез специални възли или с помощта на напълно контролирани (заключени) тиристори.

Когато контролът на PWM (широчинно-импулсна модулация - PWM) за време Totkr тиристори подава управляващ сигнал, и те са видими за натоварване приложеното напрежение Un. По време Tzakr контрол сигнал отсъства и тиристорите са в непроводим държавата. Текущата стойност на тока в товара

където In.m. - натоварване ток при Tzakr = 0.

Кривата на товарния ток в nonsinusoidality фазата контролни тиристори, който причинява изкривяване на напрежението в мрежата и прекъсвания на потребители, които са чувствителни към висока честота шум - така наречената електромагнитна несъвместимост.

Тиристори са най-мощните електронни ключове, използвани за преминаване на високо напрежение и висок ток (силнотокови) вериги. Въпреки това, те имат значително недостатък - младши работа, която се проявява в това, че спирането им е необходимо да се създадат условия за намаляване на постоянния ток до нула. Това в много случаи е ограничения, за и усложнява използването на тиристори.

За да се премахне този недостатък разработени тиристори заключени сигнал от контролния електрод G. Тези тиристори наречени заключващ (GTO - Gate за изключване тиристорни) или dvuhoperatsionnymi.

Заключващи тиристори (ST) имат структура с четири PN-PN, но в същото време имат редица съществени характеристики на дизайна, които им дават коренно различна от конвенционалните тиристори - собственост на пълна управляемост. Статично CVC заключена тиристорен в посока напред е идентичен с характеристиките на ток напрежение на конвенционални тиристори. Въпреки това, голям блок обратно напрежение тиристор заключващ обикновено не е способен и често се свърже с анти-паралелно диод включени. Освен това, за заключващи тиристори значителен спад характеристика напред напрежение. За да изключите тиристорен верига спирането се подава към управляващия електрод мощен токов пулс отрицателен (около 1: 5 по отношение на стойността на постоянния ток, когато е изключена), но с кратка продължителност (10-100 милисекунди).

Заключващи тиристори също така имат по-ниски стойности на напрежението и тока граница (около 20-30%) в сравнение с конвенционалните тиристори.

Основните видове тиристори

Освен заключващи тиристори разработени широк спектър от различни видове тиристорни различни скорост, за контрол на процесите, посоката на тока в провеждане на състоянието, и т.н. Сред тях трябва да споменем следните типове:

тиристорен-диод. което е еквивалентно на тиристор в анти-паралелно диод включени (фигура 6.12, а.);

диод тиристор (dynistor). превръща в провеждане на състояние, когато надвишава определено ниво на напрежение, приложено между А и В (фигура 6, б.);

Заключващ тиристор (фигура 6.12, гр.);

симетричен тиристор или триак. което е еквивалентно на две анти-паралелно свързани тиристори (фигура 6.12, д.);

високоскоростен инвертор тиристор (време на изключване на 5-50 милисекунди);

Тиристорен с полеви контрол на управляващия електрод. например на базата на комбинация от транзистор MOS с тиристорен;

optotiristors контролирани светлинен поток.

Фиг. 6. Подобни графични тиристори предназначение: а) - тиристорен-диод; б) - диод тиристор (dynistor); в) - заключващ тиристорен; г) - триак

Тиристори са устройства за критична скорост на нарастване на текущата напред Диа / DT и директен duAC / DT напрежение. Тиристори, диоди и други подобни, присъщи на явлението на потока на обратен възстановяване ток, остър ро до нула което изостря потенциала за пренапрежение с висока duAC / DT. Това се дължи на пренапрежение внезапно прекъсване на тока в индуктивни елементи верига, включително малки монтаж индуктивност. Затова се осигури защита срещу вредните Диа / DT ценности и duAC / DT за защита на тиристорите-често се използват различни схеми TSFTP че при динамични условия.

В повечето случаи, вътрешните източници на напрежение на индуктивен реактанс включени във веригата на тиристори, достатъчно е да не се въвеждат допълнителни индукционни LS. Ето защо, на практика често има нужда да TSFTP, че намаляване на скоростта и свръхнапрежение при изключване (фиг. 7).

Фиг. 7. Типични тиристорен защита верига

За тази цел обикновено се използват RC-верига, свързани в паралел с тиристор. Различни модификации shemotehnicheskie RC-схеми и метода за изчисляване на техните параметри за различни условия на използване на тиристорите.

Тиристори се използват за заключващ превключване верига образува път за подобни вериги TSFTP транзистори.