Методы коммутации тиристоров

Чтобы включить тиристор, существуют различные методы запуска, при которых импульс запуска подается на его вывод затвора. Кроме того, существуют различные методы, чтобы выключить тиристор, эти методы называются тиристорный Коммутационные методы. Это можно сделать, вернув тиристор в состояние прямой блокировки из состояния прямой проводимости. Чтобы перевести тиристор в состояние прямой блокировки, прямой ток снижается ниже уровня удерживающего тока. Для регулирования мощности и управления мощностью токопроводящий тиристор должен быть правильно коммутирован.

В этом руководстве мы объясним различные техники коммутации тиристоров. Мы уже рассказывали о тиристоре и способах его запуска в нашей предыдущей статье.

Существует два основных метода коммутации тиристоров: естественная и принудительная. Техника принудительной коммутации далее делится на пять категорий: классы A, B, C, D и E.

Ниже приведена классификация:

• Естественная коммутация
• Принудительная коммутация
  • Класс A: Самостоятельная коммутация или коммутация нагрузки
  • Класс B: коммутация резонансных импульсов
  • Класс C: дополнительная коммутация
  • Класс D: импульсная коммутация
  • Класс E: внешняя импульсная коммутация

Естественная коммутация

Естественная коммутация происходит только в цепях переменного тока и названа так потому, что не требует внешней цепи. Когда положительный цикл достигает нуля и анодный ток равен нулю, сразу же на тиристор подается обратное напряжение (отрицательный цикл), что приводит к выключению тиристора.

Естественная коммутация происходит в контроллерах напряжения переменного тока, циклоконверторах и выпрямителях с фазовым управлением.

Принудительная коммутация

Как мы знаем, в цепях постоянного тока нет естественного нулевого тока, такого как естественная коммутация. Таким образом, принудительная коммутация используется в цепях постоянного тока и также называется коммутацией постоянного тока. Для принудительного уменьшения анодного тока тиристора ниже значения тока удержания требуются коммутирующие элементы, такие как индуктивность и емкость, поэтому это называется принудительной коммутацией. В основном в цепях прерывателей и инверторов используется принудительная коммутация. Принудительная коммутация делится на шесть категорий, которые описаны ниже:

1. Класс A: Самостоятельная коммутация или коммутация нагрузки.

Класс A также называется «Самокоммутация», и это один из наиболее часто используемых методов среди всех методов коммутации тиристоров. В приведенной ниже схеме катушка индуктивности, конденсатор и резистор образуют цепь второго порядка по демпфированию.

Когда мы начинаем подавать входное напряжение в схему, тиристор не включается, так как для его включения требуется стробирующий импульс. Теперь, когда тиристор включается или смещается в прямом направлении, ток будет проходить через катушку индуктивности и заряжать конденсатор до его пикового значения или равного входному напряжению. Теперь, когда конденсатор полностью заряжен, полярность индуктора меняется на противоположную, и индуктор начинает противодействовать току. Благодаря этому выходной ток начинает уменьшаться и приближаться к нулю. В этот момент ток ниже тока удержания тиристора, поэтому тиристор выключается.

2. Класс B:

Коммутация класса B также называется коммутацией резонансных импульсов. Между цепями класса B и класса A есть лишь небольшое различие. В классе B LC резонансный контур подключается параллельно, а в классе A - последовательно.

Теперь, когда мы подаем входное напряжение, конденсатор начинает заряжаться до входного напряжения (Vs), а тиристор остается смещенным в обратном направлении до тех пор, пока не будет подан импульс затвора. Когда мы подаем импульс затвора, тиристор включается, и теперь ток начинает течь в обоих направлениях. Но тогда постоянный ток нагрузки протекает через последовательно соединенные сопротивление и индуктивность из-за их большого реактивного сопротивления.

Затем через резонансный LC-контур протекает синусоидальный ток, заряжающий конденсатор с обратной полярностью. Следовательно, обратное напряжение появляется через тиристор, который вызывает ток Iс (коммутирующие тока), чтобы противостоять потоку анода ток _A. Следовательно, из-за этого противоположного коммутирующего тока, когда анодный ток становится меньше, чем ток удержания, тиристор выключается.

3. Класс C:

Коммутация класса C также называется дополнительной коммутацией. Как вы можете видеть на схеме ниже, есть два тиристора, подключенных параллельно: один главный, а другой вспомогательный.

Первоначально оба тиристора находятся в выключенном состоянии, и напряжение на конденсаторе также равно нулю. Теперь, когда импульс затвора применяется к основному тиристору, ток начинает течь по двум путям: один - от R1-T1, а второй - от R2-C-T1. Следовательно, конденсатор также начинает заряжаться до пикового значения, равного входному напряжению, с полярностью пластины B положительной и пластины A отрицательной.

Теперь, когда импульс затвора подается на тиристор T2, он включается, и на тиристоре T1 появляется отрицательная полярность тока, что приводит к выключению T1. И конденсатор начинает заряжаться с обратной полярностью. Мы можем просто сказать, что когда T1 включается, он выключает T2, а когда T2 включается, он выключает T1.

4. Класс D:

Коммутация класса D также называется импульсной коммутацией или коммутацией напряжения. Как и класс C, коммутационная схема класса D также состоит из двух тиристоров T1 и T2, и они называются соответственно основными и вспомогательными. Здесь диод, катушка индуктивности и вспомогательный тиристор образуют цепь коммутации.

Первоначально оба тиристора находятся в выключенном состоянии, и напряжение на конденсаторе C также равно нулю. Теперь, когда мы подаем входное напряжение и запускаем тиристор T1, ток нагрузки начинает течь через него. И конденсатор начинает заряжаться с полярностью пластины A отрицательной и пластины B положительной.

Теперь, когда мы запускаем вспомогательный тиристор T2, основной тиристор T1 выключается, и конденсатор начинает заряжаться с противоположной полярностью. Когда он полностью заряжен, он вызывает выключение вспомогательного тиристора T2, потому что конденсатор не пропускает ток через него, когда он полностью заряжен.

Следовательно, выходной ток также будет нулевым, потому что на этом этапе оба тиристора находятся в выключенном состоянии.

5. Класс E:

Коммутация класса E также называется внешней импульсной коммутацией. Теперь, как вы можете видеть на принципиальной схеме, тиристор уже находится в прямом смещении. Итак, когда мы запускаем тиристор, в нагрузке появляется ток.

Конденсатор в цепи используется для защиты тиристора от du / dt, а импульсный трансформатор используется для выключения тиристора.

Теперь, когда мы подаем импульс через импульсный трансформатор, противоположный ток будет течь в направлении катода. Этот противоположный ток препятствует прохождению анодного тока, и если I _A - I _P <I _H, тиристор выключится.

Где I _A - анодный ток, I _P - импульсный ток, а I _H - ток удержания.