Схемы управления тиристорами

Содержание.

Содержание. 2

Общие требования. 3

Схемы управления тиристорами. 5

Запирание тиристоров. 14

Список используемой литературы 16

СПОСОБЫ И СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ

Общие требования

Основное назначение устройств и схем управления — создание управляющего сигнала, необходимого для надежного отпирания тиристоров. Возможны три способа управления тиристорами: с помощью сигнала управления; превышением напряжения переключения; быстро нарастающим напряжением du/dt (второй и третий способы применяются в основном для включения диодных тиристоров).

Отпирание тиристоров с помощью сигнала управления может осуществляться от источника постоянного, переменного и импульсного токов. Использование источников постоянного и импульсного токов характерно для управления триодными и запираемыми тиристорами, причем управление запираемыми тиристорами имеет ряд особенностей, связанных с возможностью включения и выключения прибора с помощью управляющего электрода импульсами различной полярности. Симметричный тиристор по своему назначению является переключателем переменного тока, поэтому для управления им часто используют источники переменного напряжения.

Требования, предъявляемые к схемам управления, вытекают из физических и конструктивных особенностей самих приборов, поэтому параметры входной цепи удобно рассмотреть с помощью диаграммы управления, приведенной на рис. 1.

Рис. 1 Диаграмма управления.

В поле, ограниченном кривыми ОА и ОВ, можно различить три области. В области тиристор не включается. В области II включение тиристоров не гарантируется. Границы этой, области ограничены параметрами цепи управления: током спрямления Iспр и напря­жением спрямления Uспр. Заштрихованная область III определяет рабочее состояние тиристора. Сверху область III ограничена кривой максимально допустимой входной мощности Ру.макс (кривая 1). В зависимости от изменения температуры окружающей среды грани­цы заштрихованной области могут перемещаться влево и вниз.

Для надежного включения тиристора источник управляющего сигнала должен быть рассчитан на ток и напряжение, которые долж­ны лежать в заштрихованной области, не превосходя при этом зна­чений, указанных в технических условиях. Условиями надежного от­тирания тиристоров являются:

Iу≤Iспр; Uу≥Uспр; IуUу≤Pу.макс,

Iспр — ток спрямления; Uспр — напряжение спрямления.

Линия нагрузки (кривая 2) строится из точки Еу под углом α, котангенс которого пропорционален ограничительному сопротивлению Rу, включая внутреннее сопротивление источника.

В технических условиях на тиристоры приводятся параметры Uу и Iу, измеренные на постоянном токе, однако управление от источ­ников постоянного тока не нашло широкого применения. Более эффективно управление тиристорами ст источников переменного на­пряжения (фазовое управление).

Однако способность тиристоров работать в импульсных режи­мах позволяет использовать для их управления наиболее экономич­ные импульсные источники тока. В этом случае тиристоры включают кратковременными сигналами определенной амплитуды и длительности, причем амплитуда входного сигнала может значительно пре­вышать постоянный входной ток, а. входная мощность определяется из условия

где Q — скважность импульсов.

Продолжительность импульса ограничивается промежутком вре­мени, необходимым для того, чтобы к концу импульса управления анодный ток по величине превзошел величину тока Iвыкл тиристо­ра. С другой стороны, чем меньше длительность запускающего импульса, тем меньше потери на управляющем электроде при­бора и тем меньше требуется

мощность от источника для управления. Поскольку рост анодного тока определяется параметрами силовой схемы, а также режимом нагрузки, дли­тельность запускающего им­пульса выбирается такой, что­бы во всех случаях обеспе­чить надежное отпирание тири­стора.

Для надежного переключе­ния тиристора в общем случае необходим запускающий им­пульс длительностью

Рис. 2 Зависимость максимального значения импульсного тока управления (или напряжения) от длительности импульса управления

Однако величина τу может быть значительно снижена за увеличения амплитуды запускающего импульса. Как видно из рис. 2, при увеличении максимального значения амплитуды запускаю­щего импульса длительность τу уменьшается и, для тиристоров типа КУ201, Д238, Д235 может быть выбрана в пределах от 1,5 до 3,0 мксек.

Выбор того или иного способа управления тиристорами зависит от требований, предъявляемых к конкретной схеме, и назначения данного устройства.

Схемы управления тиристорами

Управление тиристорами наи­более эффективно при использовании источников переменного и импульсного напряжения. Ниже будет расмотрен ряд схем, которые можно использовать для управления триодными и симметричными тиристорами.

Рис. 3 Ток и напряжение цепи переменного тока.

а – триодного тиристора;

б – диаграмма работы;

в – симметричного тиристора;

г – диаграмма работы симметричного тиристора.

В схеме на рис. 3,а тиристор отпирается в момент подачи сигнала управления и в течение интервала вре­мени (t1<t<π) через него протекает ток, определяе­мый параметрами нагрузки (рис. 3,6).

Когда на управляющий электрод тиристора сигналы управления не поступают (интервал 0<t<t1) или если к тиристору приложено обратное напряжение (интер­вал t2<t<t3), то приложенное напряжение практически полностью падает на тиристоре, т. е. он заперт. Изменяя угол открытия а, можно регулировать ток в нагрузке в течение положительного полупериода питающего на­пряжения.

В схеме на рис. 3,в симметричный тиристор прово­дит в течение положительного и отрицательного полу­периодов. Если нагрузка ZH носит чисто активный характер, то при включении тиристора СТ форма кривой тока повторяет форму кривой приложенного напряжения. В этом случае угол закрытия β всегда равен π.

1	2	3