Фазовое управление тиристором: Управление тиристором, принцип действия. Способы управления.

Содержание

6.3. Фазовое управление тиристора

6.3.1. Общие сведения

При фазовом способе управления на управляющий электрод тиристора подаются короткие импульсы напряжения, отпирающие тиристор в определенной точке полуволны приложенного напряжения. Запирается тиристор автоматически в момент перехода тока через ноль. Изменение точки (фазового угла) отпирания приводит к изменению среднего за полупериод значения тока нагрузки (рис. 6.3.1).

Рис. 6.3.1

В данной работе исследуется тиристорный регулятор выпрямления тока. Последовательно с нагрузкой, состоящей из лампы накаливания EL и добавочного резистора R1, включен тиристор V1, управляемый от генератора импульсов.

Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе VT. При подаче полуволны напряжения на анод запертого тиристора конденсатор

C заряжается через сопротивления R2, RП и R3. Когда напряжение на конденсаторе достигает значения 0,7…0,8 UСТ, транзистор открывается и конденсатор разряжается по цепи эмиттер – база – управляющий электрод – катод тиристора. Тиристор отпирается, создает цепь для протекания тока через нагрузку и одновременно шунтирует генератор импульсов. Индуктивность L служит для создания колебательного контура в цепи разряда конденсатора для более четкого запирания однопереходного транзистора. Скорость заряда конденсатора и, следовательно, задержка подачи отпирающего импульса по отношению к моменту подачи положительного напряжения на анод тиристора регулируется потенциометром RП.

  1. Экспериментальная часть Порядок выполнения эксперимента

  • Соберите цепь согласно схеме (рис.

    6.3.2) и подайте на вход этой цепи синусоидальное напряжение 24 В, 50 Гц. Для измерения тока в цепи нагрузки и угла задержки отпирания тиристора включите виртуальные приборы V0, A1 и виртуальный осциллограф. Не забудьте установить род измеряемой величины – «среднее значение».

Рис. 6.3.2

  • Включите блок генераторов напряжений, настройте осциллограф и, вращая ручку потенциометра, убедитесь, что регулируется угол задержки отпирания тиристора и среднее значение выпрямленного тока.

  • При одном из положений потенциометра перерисуйте кривые выпрямленных напряжения и тока на рис. 6.3.3. Определите и запишите масштабы.

m

U = … В/дел; mI = … мА/дел; mα = … град/дел

Рис. 6.3.3

  • Изменяя угол задержки отпирания от минимально возможного значения до максимального, снимите зависимость IH(α), занесите результаты измерений в табл. 6.3.1 и на рис. 6.3.4 постройте график.

Примечание: для уменьшения минимально возможного угла α замените конденсатор С = 0,47 мкФ на 0,1 мкФ.

IН

Рис. 6.3.4

Таблица 6.3.1

,

18

36

72

108

144

180

IН, мА

Контрольные вопросы

1. Какова величина напряжения отпирания симистора (по рис. 6.1.5)?

2. Каковы величины дифференциального сопротивления симистора в запертом состоянии и отпертом состояниях при токе 2…3 мА?

3. Какие причины «заставляют» симистор вернуться к запертому состоянию?

4. Запирается ли отпертый тиристор, когда отключается напряжение цепи управляющий электрод ¤ катод?

5. Что случится с отпертым тиристором при размыкании выключателя в цепи (рис. 6.2.2), если UУК > UОТП? Если UЭК < UОТП?

6. Как поведет себя тиристор, если к цепи (рис. 6.2.2) вместо постоянного напряжения приложить синусоидальное напряжение при UУК > UОТП? при UУК < UОТП?

7. Что произойдет с отпертым тиристором при его кратковременном шунтировании перемычкой в цепи (рис. 6.2.2), если UУК > UОТП

? Если UУК < UОТП?

8. Какие свойства проявляет тиристор, работая при измененной на противоположную полярности напряжений?

9. Как изменяется ток нагрузки при увеличении угла отпирания тиристора?

Фазовое управление | Техника и Программы

Изобретение ртутных управляемых выпрямителей в 1920 г. сделало возможным управление напряжением на нагрузке путем изменения угла проводимости выпрямителя. Несколькими годами позже было освоено производство газонаполненных тиратронов, которые позволили использовать этот принцип управления напряжением и в маломощном оборудовании. Эти приборы использовались в драйверах электродвигателей, сварочном оборудовании и множестве других областей, но их недостаточная надежность и коэффициент полезного действия вкупе со сравнительно высокой ценой ограничивали их применимость.

Другой группой приборов, реализовывавших идеи фазового контроля, были реакторы с регулировкой насыщения магнитопровода и магнитные усилители. Реакторы с регулировкой насыщения использовались много лет в приложениях, которые допускали их низкое быстродействие. Существенное улучшение их характеристик было достигнуто после освоения производства магнитных материалов с прямоугольной петлей гистерезиса. В начале 50-х гг. прошлого века комбинации из магнитных усилителей и селеновых выпрямителей с малыми (по тем временам) токами утечки использовались даже в системах автоматического пилотирования военных самолетов, и все же их низкое быстродействие и большой вес делали эти приборы далекими от идеала.

Тиристоры

Разработка тиристоров (кремниевых управляемых выключателей) в конце 50-х гг. 20-го века породила массу новых систем в силовой электронике. Применение тиристоров не только сделало возможным выпрямле

ние больших значений переменного тока и напряжения, но и позволило управлять выходными параметрами выпрямителей с использованием маломощных сигналов. .

Tиристор состоит из четырех слоев кремния pи n-типа, с выводом управляющего электрода, который служит для инициации лавинного пробоя при включении. На Рис. 10.1 приведена схема аналога тиристора, состоящая из двух транзисторов. В отсутствие сигнала на управляющем электроде эта схема проводит лишь незначительный ток утечки. При подаче между управляющим электродом и катодом напряжения управления тиристор переходит в проводящее состояние, в котором сопротивление между анодом и катодом очень мало. К аноду должно быть приложено напряжение положительной полярности по отношению к катоду. В проводящем состоянии тиристор находится до тех пор, пока не изменится полярность напряжения анод-катод.

Рис. 10.1. Эквивалентная схема тиристора и его волът-амперныехаракгперистики

В процессе включения тиристор проходит через переходной период, когда напряжение на нем еще велико, а ток уже большой. Для уменьшения потерь энергии и нагрева кристалла тиристора время переключения необходимо делать как можно меньше. Время полного включения тиристора

‘* О последовательном и параллельном соединении тиристоров подробнее см. гл. 11. — Примеч. пер.

занимает до нескольких микросекунд, что связано с распространением проводящей области в кристалле от зоны расположения управляющего электрода на всю площадь структуры. Тиристоры, способные работать при высокой скорости нарастания тока (di/dt), часто делают с полосообразными управляющими электродами.

Импульс управления тиристора обычно достигает нескольких ампер за 500 нс или даже за меньшее время, 5…10 мкс удерживается на этом или чуть меньшем уровне, а затем остается равным примерно 500 мА в течение времени, за которое завершается включение. Существует множество однои многоимпульсных вариантов управления тиристорами, но для всех них общим является использование для управления напряжения порядка нескольких десятков вольт и цепи ограничения тока. Для тиристоров, предназначенных для работы при частотах выше обычных 50 или 60 Гц, а также способных работать при высокой di/dt, могут быть более экзотические требования по управлению. Конечно, необходимо тщательно изучать справочные данные изготовителей тиристоров, но вопросы потерь при включении не всегда берутся в расчет при работе на промышленных частотах. На Рис. 10.2 приведена типичная форма импульса управления тиристором. Сигнал управления на тиристор следует подавать через скрученную пару проводов или коаксиальный кабель.

Рис. 10.2. Типоваяформаимпульсауправления

Процесс выключения тиристора лишь немногим сложнее его включения. Проводимость тиристора возможна при наличии носителей заряда в кремнии, и, прежде чем тиристор перейдет в запертое состояние, эти носители должны рассеяться (рассосаться). Пока носители заряда не рассосутся, тиристор способен проводить ток в обратном направлении так же, как и в прямом. В технической документации на тиристоры обычно приводятся два параметра, относящихся к процессу выключения. Это заряд обратного восстановления QRR и максимальный обратный ток /RR. Оба этих параметра зависят от температуры кристалла и скорости изменения тока в цепи при переходе его через ноль и изменении полярности.

Процесс восстановления сопротивления тиристора может быть промоделирован с использованием простейшей компьютерной программы. На Рис. 10.3 приведен график, описывающий этот процесс, предложенный Валдмейером (Waldmeyer) и Бэклундом (Backlund) из ABB semiconductor operation, Швейцария. Для определения di/dt цепи тиристор первоначально представляется короткозамкнутым. Ток в цепи уменьшается до нуля, изменяет полярность и достигает значения 1Ш. Время от момента перехода тока через нуль до достижения значения IRR, tx, равно IRR/(di/dt), а накопленный за это время заряд Qi равен (/RR£x)/2После достижения максимального значения /RR обратный ток через тиристор спадает по экспоненциальному закону до нуля. Если рассчитанное выше значение Qj вычесть из Q

RR, взятого из технической документации, то получится Q2Ток в процессе его спада описывается выражением i = /RRe_/T, где t — время от момента достижения током значения IRR, а x = Q-i/hmВ самом начале скорость спада этого тока dir/dt равна /RR/t. Отметим, что она может быть в несколько раз больше di/dt цепи, что способно привести к возникновению бросков напряжения на тиристоре. Приведенное выше описание запирания тиристора является, конечно, весьма упрощенной версией реальных процессов, но вполне достаточно для расчета демпфирующих цепей.

Рис. 10.3. Ток через тиристор при его выключении

На Рис. 10.3 показан ток через тиристор, а напряжения в цепи остались за кадром. Их можно определить с помощью эквивалентной схемы, приведенной на Рис. 10.4. В этой схеме параллельно тиристору включена демпфирующая цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора и конденсатора. Такая цепь почти всегда требуется в схемах с тиристорами. Индуктивность в цепи тиристора определяет скорость изменения тока через него при выключении. Вначале, пока тиристор еще проводит ток в обратном направлении, ЛС-цепь им замкнута и токи I\ и /2 равны между собой, а ток /3 = 0. Токи I\ и /2 возрастают до значения /RR тиристора, а затем тиристор начинает выступать в роли источника тока с током /2, уменьшающимся по экспоненциальному закону, как это показано на Рис. 10.3. Параметры цепи могут быть найдены путем численного решения системы уравнений, приведенных на Рис. 10.4.

Рис. 10.4. Эквивалентная схема тиристора с демпфирующей цепью и описывающие ее

уравнения

Моделирование этой цепи дает массу интересных и полезных результатов. Самым важным является амплитуда броска обратного напряжения, попадающего на тиристор. Демпфирующая цепь должна быть рассчитана так, чтобы броски напряжения в схеме не превышали максимально допустимого обратного напряжения тиристора, т. e. обеспечивались хорошие демпфирующие свойства этой цепи. В расчет следует принимать и цену конденсатора, который должен быть предназначен для применения в цепях переменного тока, и выделение мощности на резисторе, который должен быть безындуктивного типа. Следует принимать во внимание и ограничение на значение di/dt тиристора, которое диктует необходимость снижения тока разряда конденсатора в демпфирующей цепи при включении тиристора. При определении мощности, выделяющейся на резисторе, следует учитывать потери как при выключении тиристора, так и при его включении. Отметим, что во множестве схем используется несколько демпфирующих цепей, взаимодействующих между собой, и значения их емкостей и сопротивлений должны учитываться при моделировании и расчетах. Например, для трехфазного двухполупериодного преобразователя эквивалентное сопротивление Кщ равно 3R/5, где R — номинальное сопротивление в каждой из демпфирующих цепей. Эквивалентная емкость Сщ равна 5C/.3. Из этих соотношений можно определить и номинальные значения сопротивления, и емкости в демпфирующих цепях. Для уменьшения последовательной индуктивности демпфирующие цепи следует устанавливать как можно ближе к тиристору.

Некоторые изготовители приводят параметр «s», который может быть использован для определения постоянной времени спада тока. Максимальная скорость спада тока di/dt при этом равна скорости уменьшения тока в цепи di/dt, деленной на значение «s». Для тиристоров типовое значение «5» составляет 0.33, адля некоторыхдиодов — всего 0.1. Постоянная времени в экспоненте, т, равна, как и ранее, /RR/(di,/dt).

Очень важно, чтобы обратное напряжение на тиристоре в процессе его восстановления не превысило рабочего напряжения варистора, используемого для защиты от перенапряжений при переходных процессах. В противном случае возможен перегрев и разрушение варистора. Варисторы предназначены для защиты только от редких случайных перенапряжений, и не могут работать при повторяющихся бросках напряжения, таких как при восстановлении тиристоров.

Энергия, выделяющаяся при восстановлении тиристоров, может быть определена путем интегрирования по времени произведения /RR-VR. Однако для больших тиристоров это не тривиальная задача даже на промышленных частотах. Обычно эти потери, в зависимости от тока и угла проводимости на промышленной частоте, приводятся изготовителями в технической документации на тиристоры. А вот при работе на высоких частотах из-за того, что данные потери пропорциональны частоте, определение этих потерь требует самого серьезного отношения.

Прямое падение напряжения

Зависимость прямого падения напряжения на тиристоре во включенном состоянии от тока имеет нелинейный вид. В то же время именно это падение напряжения определяет максимально допустимый ток тиристора. Большинство изготовителей тиристоров в технической документации приводят семейство зависимостей этого тока от угла проводимости. В случаях, когда режим применения тиристора не подходит под имеющиеся зависимости, приходится рассчитывать потери исходя из формы импульсов тока и зависимости прямого падения напряжения от тока. Например, в трехфазной мостовой схеме тиристор проводит ток около 120° за каждый период. Для расчета потерь следует проинтегрировать произведение I V с учетом реальной формы тока и напряжения. Для получения среднего значения потерь за период результат интегрирования надо разделить на 3. Необходимо отметить, что потери нельзя определить, используя только средний ток.

Сравним потери у двух идентичных тиристоров, работающих с разными рабочими циклами. Пусть у первого рабочий цикл составляет 10% при токе 100 А, так что средний ток равен 10 А, а у второго рабочий цикл — 100%, и через него течет постоянный ток 10 А. Предположим, что сопротивление тиристора равно 0.1 Ом. Тогда у первого тиристора импульсная рассеиваемая мощность окажется равной 1000 Вт, а средняя — 100 Вт, в то время как у второго — только 10 Вт. При этом пиковая температура кристалла у первого тиристора будет более чем в 10 раз выше, чем у второго.

Приведенные выше соображения имели своей целью обратить внимание читателя на необходимость тщательного изучения технической документации и другой доступной литературы для правильного конструирования тиристорных схем.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

Драйверы SEMIKRON для управления тиристорными модулями — Компоненты и технологии

Трудно спорить с тем, что самыми популярными элементами для мощных импульсных применений являются транзисторы MOSFET и IGBT. Это объясняется, в первую очередь, большими значениями достижимой плотности мощности, компактностью и высокой эффективностью построенных на их основе преобразователей. Кроме того, эти компоненты позволяют разрабатывать импульсные преобразовательные устройства, удовлетворяющие жестким требованиям по электромагнитной совместимости.

Однако тиристоры и симисторы еще долго будут оставаться элементами, привлекательными для разработчиков, благодаря своей дешевизне, простоте управления и надежности. Именно поэтому они выпускаются практически всеми крупнейшими изготовителями силовых полупроводников.

Компания SEMIKRON является одним из ведущих мировых производителей, специализирующимся на разработке компонентов для изделий силовой электронной техники: электротранспорта, приводов, блоков вторичного электропитания, устройств промышленной автоматизации и энергетики, автомобильной промышленности. Кроме известных на весь мир модулей IGBT SEMIKRON производит широкую гамму компонентов общего применения, в том числе тиристорные модули и контроллеры для управления ими, речь о которых и пойдет в данной статье.

Драйверы, предназначенные для управления тиристорами и симисторами, выпускаются рядом фирм. Российским разработчикам хорошо известны микросхемы серии МОС30хх производства Motorola. Они изготовляются в малогабаритных корпусах,имеют оптическую развязку, для их включения требуется небольшое количество внешних компонентов. Схема подключения драйвера МОС30хх, управляемого током логического элемента D1, к симистору Th2 показана на рис. 1, а, акпаре тиристоров Th2 и Th3 — на рис. 1, б. Резисторы и конденсаторы, показанные на рисунке, предназначены для ограничения тока управления искорости нарастания напряжения dv/dt (снабберная цепочка RSCS ).

Рис. 1. Схемы подключения драйверов МОС30хх

Контроллеры SEMIKRON отличаются от аналогичных изделий тем, что они являются полностью законченными изделиями, предназначенными для управления тиристорами, соединенными в определенной конфигурации: полумостовой, мостовой, 3-фазной мостовой. Контроллеры SKHIT 01 представляют собой печатные платы, а драйверы серии SKPC и RT имеют модульное исполнение, причем конструктивно они согласованы с тиристорными модулями SEMIPACK (по подключению и установочным размерам), что обеспечивает простое и надежное соединение.

SKHIT 01 — драйвер 3-фазного тиристорного моста

Драйвер SKHIT 01 предназначен для управления 3-фазным полууправляемым тиристорным мостом. Его структурная схема и схема подключения показаны на рис.2,а внешний вид — на рис.3. Как видно из рисунка, конструкция драйвера предусматривает его вертикальную установку на печатную плату при помощи пайки.

Основные технические характеристики драйвера SKHIT 01:

  • максимальное входное напряжение — 530 В;
  • выходной ток — 400 мА;
  • питание — 15 В, 150 мА;
  • ток управления — 10 мА;
  • напряжение изоляции — 2500 В.

Одной из самых серьезных проблем, возникающих при включении мощного преобразовательного устройства, является ограничение тока заряда электролитических конденсаторов, подключенных после выпрямительного моста к шине питания. Большие пусковые токи не только перегружают питающую сеть и могут вызвать срабатывание защитных устройств, они еще и резко сокращают срок службы электролитических конденсаторов.

Рис. 2. Структурная схема (а) и схема подключения (b) драйвера SKHIT 01

Рис. 3. Внешний вид платы драйвера SKHIT 01

При невысоких мощностях нагрузки эта проблема обычно решается с помощью резистора «предварительного заряда» (precharge) и реле, замыкающего его после окончания процесса заряда. С увеличением мощности реализация такой схемы становится все более сложной, кроме того, надежность мощных контакторов сравнительно невелика, поэтому для заряда конденсаторов силовой шины питания обычно используются тиристорные выпрямители с фазовым управлением. Специально для обеспечения плавного заряда конденсаторов шины питания фирмой International Rectifier разработан интегральный драйвер IR1110 — контроллер «плавного запуска» (Soft Start Controller), упрощенная схема подключения которого приведена на рис. 4. Микросхема IR1110 выпускается в корпусе MQFP-64. Она способна управлять 3-фазным полууправляемым тиристорным мостом и обеспечивает следующие режимы работы:

  • регулирование напряжения шины питания;
  • возможность работы с однофазной и трехфазной сетью напряжением 115/230/380/460/575 В;
  • возможность программирования характеристики нарастания напряжения;
  • защита от короткого замыкания по шине питания;
  • формирование сигнала неисправности.

SEMIKRON предлагает свой вариант решения задачи (см. рис. 2, б). После подачи питания происходит заряд конденсатора С через выпрямительные диоды D1 — D3 и резистор Rcharge. После окончания процесса заряда включается тиристорный выпрямитель Th2— Th4, управляемый драйвером SKHIT 01, и формируется сигнал, разрешающий подключение нагрузки. Преимуществом данной схемы является отсутствие прерывания тока тиристорами и, соответственно, низкий уровень излучаемых в сеть помех. Такая схема проще в реализации, а наличие трех дополнительных маломощных диодов практически не влияет на стоимость изделия. В отличие от схемы с контроллером IR1110, вслучае использования драйвера SKHIT01 требуется минимальное количество внешних элементов.

Рис. 4. Схема подключения (а) и внешний вид платы IRMDSS1 (б) с драйвером IR1110 и тиристорным выпрямителем

На рис. 2, а приведена структурная схема драйвера SKHIT 01. Десятичный счетчик (5), на вход которого поступают тактовые импульсы с генератора (4), формирует три импульсных, сдвинутых по фазе напряжения с частотой 10 кГц и коэффициентом заполнения около 0,1. Фазовый сдвиг импульсных последовательностей определяется сдвигом фаз питающего напряжения L1 — L3. Далее импульсы через компараторы-усилители (6) и ограничительные резисторы подаются на управляющие электроды тиристоров. Если напряжение, приложенное к тиристорам, отрицательно (линейное напряжение L1 — L3) или отсутствует сигнал разрешения (строб), то сигналы управления тиристорами не проходят.

Потенциал точки соединения катодов тиристоров (+UG) близок к выходному напряжению выпрямительного моста и не совпадает с потенциалом общего сигнального провода. Согласование потенциалов осуществляется с помощью гальванически изолированного DC/DC-конвертора (1). Для включения драйвера служит сигнал «строб», разрешающий или запрещающий прохождение управляющих импульсов на выход устройства.

Контроллеры управления тиристорными модулями SKPC

Контроллеры SKPC представляют новое поколение модулей управления SEMI-PCM (Semikron Power Control Modules), разработанных английским отделением фирмы SEMIKRON. Модули SKPC 100 предназначены для совместной работы с управляемыми тиристорными выпрямителями в 2 режимах: с контролем нулевого перехода (SKPC 100Z) и с непосредственным управлением фазным углом. Данные компоненты позволяют создавать твердотельные реле большой мощности для различных применений, где требуется коммутация переменного тока или управление мощностью нагрузки. Модули SKPC в первую очередь предназначены для применения в устройствах с большими значениями коммутируемых токов и индуктивным характером нагрузки.

Основные особенности контроллеров SKPC:

  • уровень сигнала управления — TTL, CMOS;
  • гальваническая изоляция сигнала управления;
  • удовлетворяют требованиями стандартов UL, CSA, VDE;
  • согласованы по установочным размерами подключению с тиристорными модулями SEMIPACK 1 — SEMIPACK 4.

Контроллер SKPC 200 предназначен для управления модулями тиристор/тиристор вразличных конфигурациях, его структурная схема и внешний вид показаны на рис.5 и 6. Нарис. 7 приведены варианты соединения тиристоров в модуле, с которыми может работать SKPC 200, — коммутатор переменного тока (7, а) и мостовые схемы (7, b и с). Основные особенности контроллера SKPC 200:

Таблица 1. Функциональное назначение модулей SKPC

Таблица 2. Основные технические характеристики контроллеров SKPC 100/200:

  • встроенный трансформатор (Тр) источника питания может быть подключен к отдельной сети 220 В, что позволяет устройству использовать широкий диапазон напряжений;
  • защита от короткого замыкания;
  • встроенный операционный усилитель и источник опорного напряжения для выработки сигнала управления в замкнутой системе.

Рис. 5. Структурная схема SKPC 200

Рис. 6. Внешний вид модуля SKPC 200

Рис. 7. Конфигурации схем соединения тиристоров

На рис. 8 показан внешний вид модулей управления, разработанных и производимых испанским отделением SEMIKRON. Далее в тексте приведено краткое описание данных модулей.

Рис. 8. Внешний вид модулей для управления тиристорными мостами серий RT, МР, APTT

RT380M B2C — регулятор фазового угла для управления тиристорным мостом/полумостом в конфигурации В2С c контролем нулевого перехода

Область применения: регулировка освещения, температуры, скорости вращения двигателей постоянного тока, асинхронных двигателей, управление электрохимическими процессами.

Основные особенности:

  • напряжение питания — 50/60 Гц, 220/380 В;
  • напряжение управления — 0…5/0…10 В;
  • встроенный источник питания 5 В;
  • напряжение изоляции — 4 кВ;
  • согласован по электрическим характеристикам и конструкции со всеми тиристорными модулями SEMIKRON.

RT380T — аналоговый контроллер 3-фазного тиристорного моста в конфигурациях В6С, B6HK, B6HKF

Область применения: регулировка мощности 3-фазной нагрузки.

Основные особенности:

  • напряжение питания — 50/60 Гц, 220/380 В;
  • работа на индуктивную нагрузку с =0,2;
  • напряжение управления — 0…5/0…10 В;
  • встроенный источник питания 5 В, 100 мА;
  • напряжение изоляции — 4 кВ;
  • согласован по электрическим характеристикам и конструкции со всеми тиристорными модулями SEMIKRON.

MP380T — микропроцессорный контроллер 3-фазного тиристорного моста

Область применения: регулировка мощности 3-фазной нагрузки.

Основные особенности:

  • напряжение питания — 50/60 Гц, 220/380 В с автоматическим выбором диапазона;
  • работа на индуктивную нагрузку с =0,2;
  • напряжение управления — 0…5/0…10В, 0…20/4…20 мА;
  • программируемый режим пуска и остановки;
  • контроль обрыва фазы и правильности чередования фаз;
  • защита от перегрева;
  • режим ограничения тока нагрузки;
  • напряжение изоляции — 4 кВ;
  • управление от РС по протоколу RS485.

RT120MC — однофазный регулятор для управления АС-ключом (W1C) с обратной связью по току или напряжению

Область применения: стабилизация тока или напряжения нагрузки.

Основные особенности:

  • напряжение питания — 50/60 Гц, 110/220/380 В;
  • работа на индуктивную нагрузку с =0,2;
  • напряжение управления — 0…5 В, 0…20 мА, 4…20 мА;
  • программируемый режим плавного пуска/остановки;
  • режим ограничения тока или стабилизации напряжения;
  • напряжение изоляции — 4 кВ.

APTT840/841 — однофазный регулятор для управления АС-ключом (W1C) и полумостом (В2С) c контролем нулевого перехода (840) и без контроля (841)

Область применения: регулировка мощности однофазной нагрузки, коррекция коэффициента мощности.

Основные особенности:

  • напряжение питания — 50/60 Гц, 220/380 В;
  • напряжение управления — 12 В;
  • напряжение изоляции — 4 кВ.

SKW3 ZC — контроллер для управления 3-фазным АС-коммутатором c контролем нулевого перехода

Область применения: коммутация 3-фазной нагрузки.

Основные особенности:

  • напряжение питания — 50/60 Гц, 230/400 В;
  • напряжение управления — 8…10 В;
  • встроенный источник питания 12 В;
  • напряжение изоляции — 4 кВ;
  • согласован по электрическим характеристикам и конструкции со всеми тиристорными модулями SEMIKRON.

SKTT6 — контроллер для управления 3-фазным АС коммутатором

Область применения: коммутация 3-фазной нагрузки.

Основные особенности:

  • напряжение питания — 50/60 Гц, 230/400 В;
  • напряжение управления — 6…30 В;
  • встроенный источник питания 12 В;
  • напряжение изоляции — 4 кВ;
  • согласован по электрическим характеристикам и конструкции со всеми тиристорными модулями SEMIKRON.

 

 

 

Заключение

Фирма SEMIKRON стремится максимально обеспечить потребности потребителей полупроводниковых компонентов высокой мощности и необходимых им аксессуаров: теплоотводов, вентиляторов, снабберныx цепей, элементов для защиты полупроводников от переходных перенапряжений. Это позволяет разработчику выбрать все необходимые для решения задачи компоненты среди продукции одной фирмы.

 

Основная доля продукции SEMIKRON предназначена для создания мощных преобразовательных устройств: приводов, систем индукционного нагрева, сварочного оборудования и т. д. Одной из проблем, с которой неизбежно сталкивается разработчик данного оборудования, является плавная подача питания. Выпуск компонентов, позволяющих решить данную задачу, позволяет сократить стоимость разработки, повысить надежность работы изделия.

Тиристоры остаются элементами, достаточно широко применяемыми в технике, и наличие специализированных контроллеров для управления ими — одна из сильных сторон продукции SEMIKRON. На рис.9 приведены некоторые практические схемы, в которых могут быть использованы тиристоры, управляемые драйверами SEMIKRON: а— регулятор тока однофазной нагрузки, b— мостовой регулятор мощности нагрузки постоянного тока, с — коммутатор трехфазной нагрузки, d — система термостабилизации.

Рис. 9. Практические схемы включения контроллеров SKPC

 

На рис. 10 показано одно из готовых изделий серии SEMISTACK — сборка, содержащая полностью законченную конструкцию 3-фазного выпрямителя с модулями SEMIPACK SKKT 57/12, драйвером 3-фазного тиристорного моста RT390T, теплоотводом Р3/250, вентилятором SKF3-230 и разъемами для подключения силовых и контрольных цепей. Модуль разработан и изготовлен специально для обучения специалистов методам расчета и конструирования тиристорных преобразователей большой мощности.

Рис. 10. Демонстрационная сборка SEMITEACH с модулями SKКТ 57/12 и драйвером RT380T

Литература
  1. SCR/Thyristor Trigger Module SKHIT 01. Semikron Elektronik GmbH.
  2. Thyristor Phase Angle Trigger Module SKPC 200. Semikron Elektronik GmbH.
  3. IRMDSS 1 — IR1110 Soft Start IC Reference Design Kit. International Rectifier Data Sheet No. PD60164.
  4. Thyristor Power Electronics Teaching System. Application Note.

Тиристоры: устройство, характеристики и способы управления

Семейство полупроводниковых приборов с четырехслойной и более p-n структурой называются тиристорами.
Тиристоры по принципу действия являются ключами с односторонней проводимостью которые включаются при прохождении через них ток определенной величины (динисторы), либо при подаче сигнала на управляющий электрод (тринисторы).
Особенностью тринистора является то, что управляющий сигнал нужно подавать только на время переключения, а для сохранения открытого состояния тринистора внешнего удерживающего сигнала не требуется.
Имея такое свойство «запоминать» заданное состояние, а также переключать ток большой мощности, тиристоры стали использовать вместо мощных транзисторов и реле в схемах импульсных генераторов, регуляторов напряжения, переключателях, реле времени и т.д.

Динистор

Динистор (еще его называют диодным тиристором) представляет собой кремневый монокристалл с четырьмя чередующими p и n областями, образующие три p-n перехода (J1, J2, J3).
У динистора только две крайние области (p и n) имеют выводы. Вывод подключенный из р- области на положительный полюс источника питания GB1 называется анодом (А), а вывод из n- области включенный к отрицательному полюсу — катодом (К).
В отличии от диода, при подаче на выводы динистора малого прямого напряжения (плюс — на анод и минус — на катод), он не будет пропускать прямой ток. Причина в том, что у диода один p-n переход, а у динистора их три. Поэтому, чтобы основным носителям заряда (электронам и дыркам) преодолеть три потенциальных барьера p-n переходов, нужно создать большее электрическое поле чем для открытия диода. Только в тот момент, когда энергия электронов и дырок станет достаточной для преодоления потенциальных барьеров, произойдет лавинообразное увеличение тока через динистор и он откроется.

На рисунке приведена вольт-амперная характеристика (ВОХ) динистора, где по горизонтальной оси отложено напряжение между его анодом и катодом (Uак), а по вертикальной — прямой (+I) и обратный (-I) токи.

Характеристику можно разбить на четыре участка.
Участок 1 показывает, что при повышении напряжения Uак через прибор протекает незначительный ток до момента достижения напряжения Uлав, т.е. когда происходит лавинообразный процесс нарастания тока и динистор отпирается.
В этот момент переключения напряжение на динисторе мгновенно уменьшается (участок 2), а ток скачком увеличивается (участок 3).
Величина прямого тока через динистор, при некотором напряжении источника питания и сопротивления нагрузки Rн, будет определяться только сопротивлением внешней цепи.
Динистор будет открыт до тех пор, пока прямой ток будет больше некоторого минимального тока — тока удержания (Iуд).
При подаче на анод и катод динистора обратного напряжения -Uак. обратная ветвь ВОХ (участок 4) будет такой же как у диода.
Когда напряжение достигнет значение пробивного напряжения Uпр. наступит пробой J1 перехода и динистор можно выбросить.
Поэтому нельзя, даже на короткое время, подавать на прибор обратное напряжение близкое к Uпр. Напряжение пробоя определенного динистора можно узнать в его паспортных данных или в справочнике.

Тринистор

Тринистор (триодный тиристор), как и динистор, представляет собой монокристалл с четырехслойной p-n структурой, только вдобавок к аноду и катоду добавлен вывод управляющего электрода, который присоединен к внутренней области типа р.

Рассмотрим как будет меняться вольт-амперная характеристика тринистора в зависимости от величины тока управляющего электрода Iу.
Если на управляющий электрод не подавать напряжение и ток Iу =0, идентична характеристики динистора и он будем работать также как диодный тиристор, т.е. включается только при достижении напряжении Uлав.
Как только на управляющий электрод подадим положительное напряжение (относительно катода) и через него пройдет ток Iу1>0, тогда напряжение, при котором тринистор откроется, понизится.
При дальнейшем увеличении тока управления вольт-амперная характеристика спрямляется до тех пор, пока, при определенном токе Iу2, не станет подобна прямой ветви характеристики диода. Этот ток называется током спрямления.
Управляющий электрод играет роль «поджигающего» устройства (как стартер в люминесцентной лампе) и после отпирания тринистора он не может уже управлять им.
Чтобы тринистор выключить ток через него нужно уменьшить до значения, меньшего, чем ток удержания Iуд.

Это можно достигнуть несколькими методами.
Эти методы показаны на рисунке в виде разных вариантов выключения и включения кнопок.
Первый способ отключения — замыкание анода и катода для снижения Uак до нуля (Кн.1). Ток, соответственно, тоже падает меньше тока удержания тринистора и он отключается.
Для второго способа включаем последовательно с нагрузкой Rн дополнительный резистор Rдоп, сопротивление которого выбирается так, чтобы выполнялось условие:

Iуд>Iпр=Uи/Rн+Rдоп

т.е. прямой ток с дополнительным резистором должен быть меньше тока удержания. Когда кнопка Кн.2 замкнута она шунтирует Rдоп и тринистор открыт. При разомкнутой кнопке к нагрузке подключается дополнительное сопротивление — ток уменьшается ниже тока удержания и прибор отключается.
Третий способ самый простой — выключаем питание Uи кнопкой Кн.3. Просто и надежно.
Есть еще один способ отключения — подключение на анод отрицательного напряжения на время, необходимое для отключения тринистора. Это происходит в тиристорных схемах при питании их переменным током.

Управление тиристорами мощностью переменного тока

Одним из способом управления тринистором (диодным тиристором, или просто — тиристором) мощностью переменного тока является подача на управляющий электрод сигнал такой же частоты как и коммутируемый переменный ток. Но при этом нужно выполнять следующие условия:
во-первых, отпирающие сигналы должны подаваться только тогда, когда подаваемое напряжение на аноде будет положительное относительно катода;
во-вторых, напряжение управления тоже всегда должно быть положительным.

На рис.а показана простейшая схема получения управляющего сигнала на тиристоре при помощи переменного резистора. Напряжение анодного питания, проходя через цепочку резисторов R1 и R2, выпрямляется диодом VD1 и подается на управляющий электрод.
Резистор R1 понижает анодное напряжение до определенного значения для открытия тиристора VS1, а потенциометр R2 служит для установки нужного тока для открытия тиристора (Iу.от). Когда на аноде будет положительная полуволна переменного напряжения — тогда и на управляющем электроде тоже будет положительное напряжение относительно катода.

Рассмотрим на рис.b как управляется тиристор переменным током.
При подаче на управляющий электрод синусоидального сигнала через некоторое время значение его достигнет тока открытия тиристора (Iот.) и через него потечет ток нагрузки. Величина задержки импульса запуска называется углом запуска (φ).
Переменный синусоидальный ток подходя к нулю становится меньше тока удержания (Iуд.), а затем вообще меняет полярность. Тиристор в этот момент отключается до следующего изменения полярности питающего напряжения.
Таким образом видно, что путем изменения величины угла запуска φ во время положительного полупериода напряжения, ток через тиристор и нагрузку будет протекать в течении уже какой-то определенной части полупериода. Если φ мал, то тиристор откроется в начале полупериода, при бОльших задержках — в любой точке полупериода. В реальных устройствах значение угла запуска регулируется от 5 до 170 градусов, поэтому в только таком интервале можно изменять средний ток в нагрузке тиристора.
Такой способ управления током тиристора называется фазовым регулированием (или фазовым управлением).

Так-же можно регулировать часть положительного полупериода путем изменения сдвига фазы синусоидального сигнала на управляющем электроде относительно фазы напряжения на аноде тиристора (рис.C).
Синусоидальный сигнал с фазовым сдвигом на управляющем электроде дойдя до Iот запускает тиристор и дальше происходит процесс такой-же как при запуске без фазового сдвига. Разница между запуском без фазового сдвига и с сдвигом в том, что в первом случае величина угла запуска φ регулируется величиной напряжения сигнала на управлении, а во втором случае — регулируется только сдвигом фаз.
Но все эти амплитудно-фазoвые способы управления обладают невысокой стабильностью момента включения тиристора, т.к. минимальный ток управления Iу.от. сильно зависит от колебания температуры, да и тиристоры с одинаковым номиналом имеют разброс параметра минимального тока открытия Iу.от.

Более лучшую стабильность имеет фазоимпульсный способ запуска, при котором тиристор включается импульсами с постоянной амплитудой и током выше тока открытия Iу.от, с задержкой относительно начала положительного полупериода на аноде (рис.d).
На рисунке показаны импульсы управления y1 и y2 с малой длительностью (до нескольких микросекунд), которые синхронизированы с положительными полупериодами подающего напряжения на анод. Угол φз — угол запуска, а φп — угол проводимости.

Для создания управляющих импульсов применяют генераторы с разными комбинациями элементов для формирования импульсов и регулировки их длительности.
Управление тиристорами мощностью переменного тока применяют как в промышленности так и в радиолюбительской практике. Это: регуляторы мощности для паяльника, регуляторы скорости вращения двигателя, цветомузыкальные приставки и т.д и т.п.

Вверх

Однофазные тиристорные ключи с фазовым управлением

Основные варианты силовых однофазных бесконтактных коммутирующих и регулирующих устройств (БКРУ) показаны на рис. 10.1. Включение управляемых вентилей осуществляется сигналом, синхронизированным с напряжением сети. Напряжение на нагрузке регулируется за счет изменения угла задержки (управле­ния) включения , регулируемого от момента прохождения через нуль тока нагрузки (от угла  нагрузки).

Схема рис. 10.1, а является наиболее распространенной и ба­зовой при построении трех­фазных схем БКРУ. Каждый из тиристоров работает поочередно на интервале одной полуволны, коммутируя соответствующую полуволну напряжения . Максимальные значения прямого и обратного напряжений на тиристоре рав­ны , где  –  дейст­вующее значение питающего напряжения. Среднее значение тока через тиристор равно , где  –  действующее значение тока нагрузки.

В ряде случаев вместо тиристоров для управления двига­телем может быть использован симистор (рис. 10.1, б). Однако при этом весь ток нагрузки протекает по вентилю и сред­ний ток симистора  равен:. Кроме того, у симисторов величи­на  в несколько раз ниже, чем у тиристоров, что затруд­няет их использование в реверсивных схемах.

Схема рис. 10.1, в аналогична схеме рис. 10.1, а. По тиристору протекает весь ток на­грузки и . Максимальное значение прямого напряжения на нем такое же, как в схеме рис. 10.1, а. Однако здесь тиристор практически защищен от действия об­ратного напряжения включением неуправляемых вентилей. Тиристор коммутирует обе полуволны напряжения , поэтому частота импульсов управления должна быть в два раза выше частоты питающей сети.

В схеме рис. 10.1, г используются дополнительные диоды, включенные встречно-парал­лельно тиристорам, в связи с чем обратное напряжение на тиристорах в процессе ра­боты близко к нулю. Это позволяет облегчить требования к выбору тиристоров по

на­пряжению, так как выбор будет проводиться только по максимальному значению прямого напряжения. Ток нагрузки соответствующего направления протекает в данной схеме через последовательно включенные тиристор и диод. Кривая обратного напряжения на диоде при регулировании имеет тот же вид, что и кривая обратного напряжения одно­именного тиристора в схеме рис. 10.1, а.

Рассмотрим особенности работы БКРУ на обмотку маши­ны переменного тока. Очень часто для приближенных расче­тов тиристоры представляются идеальными вентилями, а машина переменного тока – в виде активно-индуктивной нагрузки. При этом не учи­тывается изменение параметров машины при регулировании ее скорости и ЭДС взаи­моин­дукции между различными фазами статора и ротора. Однако такой подход значи­тельно упрощает исследования, позволяет получить универсальные расчетные соотно­шения, а также легко произвести качественный анализ различных схем.

Сначала рассмотрим процессы, возникающие при работе одного тиристора VS1 на фазу двигателя переменного тока, представляющую последовательное соединение активного со­противления фазы  и индуктивности Lн (рис. 10.2, а). В мо­мент подачи отпираю­щих импульсов αот (рис. 10.2, б, в) через тиристор нарастает ток нагрузки  до максималь­ного значе­ния iмакс, после чего он поддерживается за счет энергии, накоплен­ной в индуктивности . Закрытие тиристора происхо­дит при угле . Длительность протекания тока через тиристор ха
рактеризуется углом проводимости

.

Для удобства расчета иногда целесообразно использовать дополнительный угол проводи­мости:

.

Форма тока в нагрузке находится из решения дифференциаль­ного уравнения, составленного для активно-индуктивной цепи переменного тока.

При включении вентиля VS1 (рис. 10.2, а) ток нагрузки в общем случае содержит принужденную (периодическую) и свободную (апериодическую) составляющие. При  свободная составляющая отсутствует и  (рис. 10.2, б), фазовый угол нагрузки  определяется из соотношения:

.

Как указывалось, наиболее часто применяется схема с встречно-параллельным включе­нием тиристоров (см. рис. 10.1, а). Особенностью такого включения по сравнению со схе­мой рис. 10.2, а является зависимость от фазового угла нагрузки () не только угла закры­тия (), но и угла открытия (). При включении активной нагрузки () на напряжение  угол проводимости вентиля . Ток через

нагрузку является пре­рывистым (рис. 10.3, а). Диапазон изме­нения . При  ток становится непрерывным синусоидальным.

При активно-индуктивной нагрузке и  (рис. 10.3, б) длительность протекания тока , и он является преры­вистым. Тиристор вступает в работу, когда предыдущий ти­ристор уже закрыт. Когда  (рис. 10.3, в), для каждого ти­ристора , и последую­щий тиристор вступает в работу как раз в тот момент, когда закрывается предыдущий. Сво­бодная составляющая тока отсутствует, и по нагрузке проте­кает непрерывный сину­соидальный ток . Если , от­крытие тиристора невозможно, так как при этом встречный тиристор проводит ток и создает обратное напряжение на включаемом ти­ристоре. Поэтому максимальный диапазон из­менения . При чисто индуктив­ной нагрузке этот диапазон равен .

Из рис. 10.3, а видно, что даже при активной нагрузке пер­вая гармоника тока  при регу­лировании  отстает от на­пряжения сети на угол  Следовательно, тиристорное устройство из встречно-параллельных тиристоров по отноше­нию к сети ведет себя как нелинейное реактивное (индуктивное) сопротивление, что приводит к снижению коэф­фи­циента мощности сети. Коэффициент мощности повышают при , а ток и напря­жение в нагрузке регулируют, изме­няя угол запирания тиристоров. Такой способ регулирования осуществляют, применяя полностью управляемые силовые элементы или принудительную коммутацию тиристоров.

При  значения тока и напряжения равны в раз­личные полупериоды сетевого напряжения. Такой способ управления называется симметричным. При несимметрич­ном управлении . Напряжение и ток нагрузки помимо нечетных содержат четные гармоники и постоянную состав­ляющую, направление которой определяется знаком разности указанных углов открытия. Для машин переменного тока этот режим раб

Режимы управления/Коммутация

Примечательная особенность тиристоров состоит в том, что тиристоры открываются при переходе напряжения через ноль. Благодаря тому что включение/выключение подачи тока нагрузки происходит в момент минимального значения напряжения, в сеть попадает минимум помех.

Как показано на рисунке открытие тиристора происходит когда синусоида переменного тока пересекает нулевое значение, это и называется коммутацией «переключение через нуль» или «нулевое переключение»

Коммутация «вкл/выкл», типа контактор. Режим «Переключение через нуль»-ZC (Zero Crossing)

Тиристорный регулятор может использоваться для режима вкл/выкл в качестве контактора или реле. Как правило, тиристорный регулятор мощности используется в роли контактора или реле только для нагрузок с большим значением силы тока (обычно от 75-100А). Если на вход тиристорного контроллера подавать управляющий логический сигнал ВКЛ/ВЫКЛ, то регулятор будет функционировать как мощное контакторное механическое реле или твердотельное реле. При этом тиристор, благодаря «переключение через нуль» не будет вносить помехи в сеть.

Использование ТРМ в качестве контактора для управления нагревателями не рекомендуется при редком коммутировать (переключении). Тем не менее, использование регулятора температуры совместно с регулятором мощности при коммутации чаще 4 секунд является эффективной системой управления тепловой энергией.

Метод пропускания числа периодов, числоимпульсное управление

Это режимы работы регулятора мощности, при котором тиристор пропускает на нагреватель короткий «пакет» полупериодов тока. Этот «пакет тока» обеспечивает нагреватель необходимым количеством энергии для поддержания точно заданной температуры. Температурный режим, как правило, задается регулятором температуры.

Как часто эти пакеты тока буду пропускаться на нагрузку зависит от длительности цикла управления регулятора мощности. Под длительностью цикла управления понимается промежуток времени, или количество периодов питающего напряжения, в течении которого тиристорный контроллер должен подать на нагрузку точно заданный процент мощности, ни больше и не меньше.

Например, длительность цикла управления составляет 1 секунда, что составляет 50 периодов (циклов) питающего напряжения при частоте переменного тока 50 Гц. Тогда, регулятор мощности при получении команды удерживать 50% мощности будет 25 периодов питающего напряжения пропускать (50% длительности цикла), а подачу последующих 25 периодов напряжения на нагрузку ограничить.

Соответственно, при получении команды удерживать 10% мощности тиристор будет открыт 5 периодов питающего напряжения (10% времени цикла), оставшиеся 45 периодов питающего напряжения тиристор будет закрыт.

Длительность цикла управления тиристорного регулятора программируется производителем, но некоторые модели регуляторов позволяют пользователю самому изменять данный параметр в процессе эксплуатации.
Различают два основных режима работы тиристорного контроллера — с фиксированной длительностью цикла и переменной длительностью цикла.

С фиксированным циклом управления. Режим «Пакетная коммутация» — BF (Bust Firing)

В данном режиме управления «время цикла» на контроллере мощности SCR статично или фиксировано, не регулируется. То есть в течение этого периода времени (1 секунда, например), регулятор мощности будет включать и отключать подачу тока, чтобы обеспечить правильную процент мощности на нагреватель.
Пример 1: Регулятор температуры с аналоговым выходом (4-20мА) командует регулятору мощности для фиксирования выходной мощности на уровне 40%.

Тиристорный регулятор мощности имеет фиксированный временной цикл равный 1 секунде. Частота переменного напряжения 60Гц, т. е. 60 циклов в секунду. Как тиристорный регулятор обеспечит нагреватель 40% мощности?

Получив команду «40%», регулятор мощности производит расчет какое количество циклов сетевого напряжения содержится в 40% одной секунды. Т.е. первые 24 цикла (40% из 60циклов) регулятор будет пропускать энергию ТЭНу, а для последующих 36 циклов регулятор подучу энергии ограничит.

Пример 2: Если регулятор температуры ограничивает потребляемую мощность нагрузки на уровне 90%, сколько циклов регулятор мощности будет пропускать энергию при временном цикле равным 1секунде?

Если частота сетевого переменного напряжения 50Гц (50 циклов в секунду), то для обеспечения 90% мощности регулятору мощности достаточно проводить первые 45 периодов переменного напряжения (90% от 60циклов), оставшиеся 5 периодов (10% от 60 циклов) подача энергии будет прекращена.

С переменной длительностью цикла управления. Режим «Одиночный период» — SC (Single Cycle)

Тиристорный регулятор мощности в режиме Single Cycle изменяет продолжительность цикла управления в соответствии с поступившей компандой по уровню мощности. Тиристор в режиме управления с переменным циклом коммутапции использует наименьшее возможное количество периодов переменного сетевого напряжения для обеспечения нагревателю точно заданного процента мощности, ни болье и ни меньше.
Пример: Регулятор мощности получает команду от температурного контроллера с требованием ограничить выходную мощность на уровне 40%. Регулятор мощности настроен на режим коммутации Single Cycle, т.е. с переменным временным циклом. Частота переменного сетевого напряжения 60Гц (т.е.60 циклов). Как регулятор мощности настроенный на режим управления с переменным временным циклом будет обеспечивать нагреватель 40% мощности на протяжении 1 секунды?

Во-первых, управляющая электроника регулятора мощности рассчитывает наименьшее возможное количество периодов сетевого напряжения для снабжения нагрузки заданного процента мощности. Для 40% мощности первые два периода из пяти (2/5=40%) регулятор будет пропускать энергию(т.е. тиристор открыт), оставшиеся 3 цикла из пяти регулятор ограничит подачу мощности (тиристор закрыт).

Для сравнения, в режиме «Пакетная коммутация» с длительностью цикла управления равном 1 секунде — тиристор открыт 24 периода напряжения, а 36 периодов тиристор находится в закрытом состоянии.

Пример: Если регулятор температуры ограничивает потребляемую мощность нагрузки на уровне 90%, сколько периодов переменного напряжения регулятор мощности будет пропускать энергию в случае с не фиксированным временным циклом?

Теперь тиристор будет открыт каждые 9 из 10 периодов переменного тока (9/10=90%).


Регулятор с переменным временным циклом автоматически подстраивается для минимизирования всплесков мощности подаваемых на нагреватель, т.о. включение/выключение подачи электричества (открытие/закрытие тиристора) осуществляется на много чаще,чем при фиксированном временном цикле.

Именно высокая частота переключения делает режим SC более предпочтительным, т. к. высокая частота переключения (почти постоянный ток нагрузки) гарантирует минимальные колебания температуры нагревателя и обеспечивает продолжительную работу резистивного элемента.

Механические реле (контакторы), имея механическое соединение, не могут выдерживать столь быстрые переключения режима вкл/выкл, что приводит к более частому выходу из строя нагревателя.

Фазовый метод управления. Режим «фазовой коммутации» — PA (Phase Angle)

При данном режиме управления ограничения тока происходят каждый полупериод синусоиды переменного тока. Т.е. временной цикл управления будет равен половите периода переменного сетевого напряжения. Это очень быстрая коммутация!

Режим управления в пределах одного полупериода является очень точным пропорциональным регулированием электрического тока.

Если тиристор открывается в начале полупериода, то выходная мощность будет высокая. Почему? Если бОльшая часть тока пропускается тиристором, то нагреватель получает много энергии. Если тиристор открывается в конце полупериода, то лишь небольшая часть энергии пропускается тиристором, выходная мощность будет небольшая.

Наглядная иллюстрация примера ограничения выходной мощности на уровне 40% и 90% в режиме Фазовой коммутации (PA-Phase Angle).

Точка открытия тиристора плавает в пределах полупериода синусоиды переменного тока и ее положение зависит от уровня мощности подаваемой нагрузке.

Фазовый режим коммутации позволяет управлять мощностью нагрузки практически непрерывно! Таким образом, резистивный элемент нагревателя не испытывает температурных изменений и срок службы ТЭНа будет максимальный.

Но как вы могли заметить, в режиме фазового управления углом открывания тиристора переключения вкл/выкл происходят не в момент пересечения синусоидой напряжения нуля, из-за этого регулятор мощности генерирует много электрических помех! Генерируемые помехи мешают стабильной работе других устройств, поэтому его применяют при трансформаторной связи, т. е. при подключении ТЭНа через трансформатор, и не рекомендуют применять для резистивной нагрузки со стабильным сопротивлением.

Это были основные, но не все режимы управления тиристорных регуляторов мощности. В зависимости от модели и производителя устройства имеют уникальные способы управления и поддержания мощности/тока/напряжения, режимы плавного пуска и отложенного старта,основанные на комбинации и чередовании метода пропускания числа периодов с фазовым управлением. Постараемся свести всё разнообразие методов управления в три дополнительных режима.

Фазовое управление с плавным пуском — «S+PA» (Soft start + Phase Angle)

Фазовое управление с плавным пуском используется для ТЭНов с переменным сопротивлением, т. е. нагревателей сопротивление которых резко меняется при нагревании/остывании. Также используется для индуктивных нагрузок. Плавный пуск в течении некоторого времени постепенно увеличивает подаваемую мощность на нагрузку, что снижает всплеск пускового тока.
Например, включая тепловую систему (печь) температурный регулятор командует тиристорному контроллеру разогреть нагреватель, т.е. подавать всю энергию (мощность 100%) пока нагреватель не достигнет заданной температуры. Однако, высокий пусковой ток при подаче полного питания может повредить оборудование. Поэтому, в режиме «фазового управления с плавным пуском» тиристорный контроллер начинает с малого значения мощности и в течении некоторого времени постепенно увеличивает количество подаваемой энергии на нагреватель. Это позволяет избежать всплесков тока при пуске. Плавный пуск обычно длится от 5 до 10 секунд, в некоторых моделях регуляторов возможно ручное управление временем плавного пуска.

Другими словами, плавный пуск позволяет производить предварительный разогрев нагревательного элемента, для увеличения сопротивления до рабочего режима без перегрузок сети. «Мягкий» пуск не повреждает оборудование и увеличивает время наработки на отказ нагревателя. Например, для кварцевого вольфрамового нагревателя достаточно даже короткого плавного пуска, поскольку время разогрева очень короткое, всего несколько циклов переменного тока.

Пакетная коммутация с плавным пуском- «S+BF» (Soft start + Burst Firing)

Данный режим управления аналогичен предыдущему — Фазовому управлению с плавным пуском. При получении команды «разогреть нагреватель», тиристорный регулятор мощности начинает свою работу в режиме фазового управления и плавно повышает мощность с нуля до заданного уровня. Выйдя на заданный уровень мощности регулятор переходит в режим управления методом пропускания числа периодов, т. е. уже происходят «переключения через нуль» и питающая сеть не нагружается помехами.

Цель использования данного режима — минимизировать пусковой ток ТЭНа и в процессе работы не создавать электромагнитные помехи.

Пакетная коммутация с задержкой пуска — «DT+BF» (Delay Triggering + Burst Firing)

Во время первого включения тиристорный регулятор мощности плавно запускается с задержкой в пару секунд. Исходя из временной разницы между моментом прохождения нуля током и напряжением, управляющая электроника регулятора вычисляет оптимальный угол задержки и сохраняет его в памяти. Т.е. при первом запуске происходит автоматическая калибровка. При последующих запусках откалиброванный регулятор будет запускаться с ранее вычисленной задержкой.

Данный режим управления необходим для исключения скачков тока при включении и управлении активной (резистивной) нагрузки подключенной к вторичной обмотке трансформатора.

Тиристор в цепи переменного тока — Мегаобучалка

При включении тиристора в цепь переменного тока возможно осуществление следующих операций:

— включение и отключение электрической цепи с активной и активно-реактивной нагрузкой;

— изменение среднего и действующего значений тока через нагрузку за счёт того, что имеется возможность регулировать момент подачи сигнала управления.

Так как тиристорный ключ способен проводить электрический ток только в одном направлении, то для использования тиристоров на переменном токе применяется их встречно-параллельное включение (рис. 6.10,а).

 

 

Рис. 6.10. Встречно-параллельное включение тиристоров (а) и

форма тока при активной нагрузке (б)

Среднее и действующее значения тока варьируются за счёт изменения момента подачи на тиристоры VS1 и VS2 открывающих сигналов, т.е. за счёт изменения угла и (рис. 6.10,б). Значения этого угла для тиристоров VS1 и VS2 при регулировании изменяется одновременно при помощи системы управления. Угол называется углом управления или углом отпирания тиристора.

Наиболее широкое применение в силовых электронных аппаратах получили фазовое (рис. 6.11,а,б) и широтно-импульсное управление тиристорами (рис. 6.11,в).

 

Рис. 6.11. Вид напряжения на нагрузке при:

а) – фазовом управлении тиристором; б) – фазовом управлении тиристором с принудительной коммутацией; в) – широтно-импульсном управлении тиристором

 

При фазовом методе управления тиристором с принудительной коммутацией регулирование тока нагрузки возможно как за счёт изменения угла , так и угла . Искусственная коммутация ( ) осуществляется с помощью специальных узлов или при использовании полностью управляемых (запираемых) тиристоров.

При широтно-импульсном управлении (широтно-импульсной модуляции – ШИМ) в течение времени Тоткр на тиристоры подан управляющий сигнал, они открыты и к нагрузке приложено напряжение Uн . В течение времени Тзакр управляющий сигнал отсутствует и тиристоры находятся в непроводящем состоянии. Действующее значение тока в нагрузке

где Iн.м. – ток нагрузки при Тзакр = 0.



Кривая тока в нагрузке при фазовом управлении тиристорами несинусоидальна, что вызывает искажение формы напряжения питающей сети и нарушения в работе потребителей, чувствительных к высокочастотным помехам – возникает так называемая электромагнитная несовместимость.

 

 

Запираемые тиристоры

Тиристоры являются наиболее мощ­ными электронными ключами, используемыми для коммутации вы­соковольтных и сильноточных (сильнотоковых) цепей. Однако они имеют существен­ный недостаток – неполную управляемость, которая проявляется в том, что для их выключения необходимо создать условия снижения прямого тока до нуля. Это во многих случаях ограничивает и усложняет использование тиристоров. Для устранения этого недо­статка разработаны тиристоры, запираемые сигналом по управляющему электроду G. Такие тиристоры называют запираемыми (GTO – Gate turn-off thyristor) или двухоперационными. Запираемые тири­сторы (ЗТ)имеют четырехслойную р-п-р-п структуру, но в то же время обладают рядом существенных конструктивных особенностей, придающих им принципиально отличное от традиционных тиристоров – свойство полной управляемости. Статическая ВАХ запираемых тиристоров в прямом направлении идентична ВАХ обыч­ных тиристоров. Однако блокировать большие обратные напряжения ЗТ обычно не способен и часто соединяется со встречно-параллельно включенным диодом. Кроме того, для ЗТ характерны значительные падения прямого напряжения. Для выключения ЗТ необходимо по­дать в цепь управляющего электрода мощный импульс отрицатель­ного тока (примерно 1:5 по отношению к значению прямого выклю­чаемого тока), но короткой длительности (10-100 мкс).

Запираемые тиристоры также имеют более низкие значения предельных напряжений и токов (примерно на 20-30 %) по сравнению с обыч­ными тиристорами.

 

 

SCR Тиристорный регулятор фазы | Схема

Фазовое регулирование — наиболее распространенный метод, используемый при регулировании мощности тиристоров. Там, где используются методы управления фазой, используется только часть волны переменного тока. Тиристорные устройства блокируют проводимость до тех пор, пока они не перейдут во включенное состояние.

Срабатывание тиристора может произойти в любой момент в данном полупериоде. Чем дольше задерживается срабатывание, тем ниже будет напряжение нагрузки.

Использование тиристора, такого как тиристор, тиристор GTO или симистор с подходящей схемой запуска, позволит бесконечно изменять напряжение нагрузки от нуля до максимально доступного значения.

Напряжение нагрузки фактически регулируется углом срабатывания тиристора α. Угол срабатывания — это показатель задержки срабатывания срабатывания, который измеряется в электрических градусах. Когда напряжение нагрузки максимально, угол срабатывания равен нулю.

Методы фазового регулирования могут быть одинаково хорошо применены к нагрузкам постоянного и переменного тока, питаемых от источника переменного тока. В случае нагрузок постоянного тока изменяется среднее напряжение нагрузки, в то время как в случае нагрузок переменного тока изменяется среднеквадратичное напряжение нагрузки.В обоих случаях это приводит к колебаниям средней мощности нагрузки.

На рисунке 1 показаны типичные формы сигналов напряжения нагрузки для управляемой нагрузки постоянного тока, где используются методы фазового управления.

Рисунок 1 Формы напряжения для нагрузки постоянного тока с фазовым управлением

Из этих форм сигналов обратите внимание, что для высокой мощности нагрузки угол запуска мал, а угол проводимости θ , период, в течение которого тиристор проводит, большой.Для малой мощности нагрузки α является большим, а θ — малым. По мере увеличения угла триггера угол проводимости уменьшается. Для цепей с однофазным питанием и резистивной нагрузкой:

На рисунке , , 2, показаны типичные формы сигналов для ситуации, когда для управления мощностью в нагрузке переменного тока используются методы управления фазой. Принципы идентичны принципам применения постоянного тока, с той лишь разницей, что ток нагрузки является двунаправленным.

Рисунок 2 Формы напряжения для нагрузки переменного тока с фазовым управлением

Преимущества фазового управления:

  • Широкий спектр применений, от очень низкой до очень высокой мощности нагрузки
  • Высокая эффективность
  • Малый размер, компактная комплектация
  • Умеренная стоимость.

Управление фазой имеет два основных недостатка:

  • «Прерванная» форма сигнала создает гармоники (кратные частоте питания), которые отражаются обратно в систему питания.Эти гармоники могут в крайних случаях мешать работе другого оборудования.
  • Быстрое переключение тиристоров приводит к очень быстрому увеличению тока нагрузки, вызывая высокочастотные колебания. Частота этих колебаний обычно находится в диапазоне AM-вещания и может создавать помехи для оборудования связи, работающего на этих частотах. Колебания, называемые радиочастотными помехами (RFI), могут излучаться напрямую, но также могут проникать в систему питания. Радиочастотные помехи, создаваемые тиристорными цепями, увеличиваются по мере приближения угла триггера к 90 °.Он минимален, когда срабатывание происходит при 0 ° или 180 °. Возврат радиопомех в систему питания можно предотвратить с помощью схем подавления радиопомех, как показано на , рис. , , 3, .

Рис. 3 Подавление радиопомех

На радиочастотах конденсатор обеспечивает низкоомный путь, по которому радиочастотные помехи, генерируемые тиристором, возвращаются в тиристор. Для частот линий электропередачи конденсатор имеет высокий импеданс и не влияет на работу электрического оборудования.

Катушка индуктивности обеспечивает путь с высоким сопротивлением для высокочастотных колебаний, пытающихся проникнуть в источник питания. На частотах линии электропередачи он обеспечивает минимальное сопротивление и не влияет на работу электрического оборудования.

Полупериодный управляемый выпрямитель — однофазный

Функция этой схемы заключается в управлении средним значением мощности в нагрузке постоянного тока, питаемой от источника переменного тока. Это достигается за счет управления средним значением напряжения нагрузки с использованием методов управления фазой.

Конфигурация схемы аналогична однофазному однополупериодному выпрямителю, основное изменение состоит в том, что диод заменен на тиристор. Также должна быть включена цепь запуска для управления тиристором. Возможны многие варианты схемы запуска. Будет обсуждаться только одна схема запуска.

Эксплуатация

В схеме этого типа необходимо сконфигурировать схему запуска так, чтобы импульсы запуска могли изменяться от начала положительного полупериода до конца полупериода.Импульсы должны быть синхронизированы с сетью, чтобы при заданной настройке RV 1 задержка срабатывания была одинаковой в каждом положительном полупериоде.

В цепи в Рисунок 4 , D 1 , R 1 и ZD 1 обеспечивают регулируемое питание для цепи триггера UJT. Цепь триггера подключена таким образом, что при срабатывании тринистора триггерная цепь эффективно замыкается накоротко из-за очень низкого прямого падения напряжения на проводящем тиристоре.Это приводит к:

  • Только один запускающий импульс в каждом положительном полупериоде
  • Время, необходимое конденсатору для достижения пикового напряжения и, следовательно, заставляет UJT запускать SCR, одинаковое в каждом положительном полупериоде.

Рисунок 4 Однофазный полуволновой управляемый выпрямитель

По мере увеличения времени, необходимого для повышения напряжения конденсатора до пикового напряжения UJT, срабатывание SCR откладывается дальше для каждого положительного вывода. полупериод, вызывающий снижение среднего напряжения нагрузки.Угол срабатывания регулируется настройкой на RV 1 . По мере увеличения RV 1 постоянная времени в цепи триггера увеличивается, увеличивая угол триггера. Аналогично, если настройка на RV 1 уменьшается, постоянная времени и угол срабатывания триггера уменьшаются.

Когда RV 1 имеет минимальное значение, угол срабатывания будет нулевым, а напряжение нагрузки будет максимальным.

Это значение идентично значению, полученному от неуправляемого однофазного полуволнового выпрямителя.

Когда RV 1 установлено на максимальное значение, угол срабатывания будет 180 °, а напряжение нагрузки будет нулевым. Для углов срабатывания от 0 ° до 180 ° напряжение нагрузки определяется по формуле:

Пример 1

Определите напряжение нагрузки постоянного тока, подаваемое от однофазного полуволнового управляемого выпрямителя, где переменный ток входное напряжение — 240 В, угол срабатывания — 60 °.

Пиковое обратное напряжение, которому подвергается SCR, также важно и находится из:

Пример 2

В Примере 1 входное напряжение переменного тока составляло 240 В. Определите требуемый номинал PRV. ЮКЖД.

Управляемый однофазный полуволновой выпрямитель имеет недостатки, аналогичные недостаткам неуправляемого однофазного полуволнового выпрямителя. Наиболее важными из них являются:

  • Низкий выход постоянного тока для данного входа переменного тока
  • Низкая частота пульсаций и «грубая» форма волны напряжения нагрузки
  • Насыщение сердечника питающего трансформатора при высоком токе нагрузки.

Формы сигналов

Рисунок 5 показывает типичные формы сигналов для схемы в Рисунок 4 , когда угол запуска установлен на 60 °.

Рис. 5 Форма волны однофазного полуволнового управляемого выпрямителя

Из-за характера формы волны напряжения нагрузки и других недостатков однофазный полуволновой управляемый выпрямитель находит мало применений в промышленности. Напротив, многофазные выпрямители с полуволновым управлением широко используются.

Полнополупериодный управляемый выпрямитель — однофазный

Эта схема выпрямителя преодолевает основные недостатки полуволнового управляемого выпрямителя. Единственный способ добиться дальнейшего улучшения характеристик — это использовать многофазные выпрямители.

Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель представляет собой мостовой выпрямитель, однако он может иметь одну из следующих форм:

  • Два тиристора и два диода — полууправляемый мост
  • Четыре тиристора — a полностью управляемый мост.

Здесь будет обсуждаться только полууправляемый мост, потому что полностью управляемый мост не дает никаких преимуществ при питании резистивных нагрузок, но требует более сложной схемы запуска. Полностью управляемые мосты используются в таких приложениях, как управление скоростью двигателя постоянного тока, где требуется рекуперативное торможение.

Полууправляемый мостовой выпрямитель

Полууправляемый мост показан на Рисунок 6.

Рисунок 6 Однофазный полууправляемый мостовой выпрямитель

В этой схеме ток нагрузки за один полупериод подается через SCR 1 и D 2 , причем SCR 2 и D 1 имеют обратное смещение.В следующем полупериоде ток нагрузки подается через SCR 2 и D 1 с SCR 1 и D 2 с обратным смещением. Разумеется, ток нагрузки не может протекать, пока соответствующий тиристор не перейдет во включенное состояние.

SCR и диоды в этой цепи работают с 50-процентным рабочим циклом; то есть они проводят только 50 процентов времени. Этот факт можно принять во внимание с некоторой степенью осторожности при выборе номинального тока для тиристоров и диодов для конкретного применения.

Схема настройки схемы запуска в этой схеме такова, что каждый тиристор будет получать несколько импульсов запуска в каждом полупериоде. Однако это обычно не представляет проблемы, потому что импульс запуска не влияет на проводящий тиристор или на тиристор с обратным смещением.

Как и у полуволнового выпрямителя, выходное напряжение этой цепи регулируется потенциометром в цепи триггера.

Когда α = 0 °, напряжение нагрузки является максимальным, и:

Когда α = 180 °, напряжение нагрузки равно нулю.Для углов срабатывания от 0 ° до 180 ° напряжение нагрузки может быть определено из следующего выражения:

Пример 3

Определите напряжение нагрузки постоянного тока, подаваемое от однофазного полууправляемого мостового выпрямителя, где вход переменного тока напряжение составляет 240 В, а угол срабатывания установлен на 60 °.

SCR и диоды в этой схеме подвергаются тому же PRV, что и диоды в однофазном неуправляемом мостовом выпрямителе, то есть:

Пример 4

В схеме в Рисунок 6 Входное напряжение переменного тока составляет 240 В.Определите требуемый номинал PRV тиристоров и диодов.

Обратите внимание, что выходное напряжение для этой схемы в два раза больше, чем у полуволнового выпрямителя для того же угла запуска. Управляемый мостовой выпрямитель лучше подходит и обычно используется для питания нагрузок малой и средней мощности.

Схема на Рис. 6 может быть изменена для настройки схемы запуска так, чтобы в каждом полупериоде подавался только один импульс запуска, как на Рис. 7 .Оба SCR по-прежнему срабатывают одновременно; однако включится только SCR с прямым смещением.

Рисунок 7 Однофазный полууправляемый мостовой выпрямитель с модифицированной схемой запуска

Формы сигналов

Типичные формы сигналов для однофазной схемы мостового выпрямителя с полууправлением, где угол запуска установлен на 60 ° , показаны на Рисунок 8 .

Рис. 8 Формы сигналов однофазного полууправляемого моста

Сравнивая эти формы сигналов, в частности, осциллограммы напряжения нагрузки, с сигналами Рис. 5 , можно увидеть, что источник питания лучше используется форма волны.Поскольку используются оба полупериода питания, проблема насыщения питающего трансформатора при высоких токах нагрузки решается.

Кроме того, поскольку периоды между импульсами напряжения нагрузки короче (вдвое больше частоты пульсаций), мощность нагрузки более плавная. Это особенно очевидно, когда нагрузкой является якорь двигателя постоянного тока, где крутящий момент может быть пульсирующим, если выход выпрямителя аналогичен схеме полуволнового выпрямителя.

Фазовое управление SCR — определение, объяснение и преимущества

Определение:

Управление фазой SCR означает контроль фазового соотношения между началом тока через SCR и напряжением источника.

Управление фазой SCR Пояснение:

Когда мы говорим о фазовом угле, мы обычно имеем в виду угол синусоидальной величины в любой момент времени. Фазовое управление SCR означает фазовый угол (относительно напряжения источника), при котором он включается подачей стробирующего сигнала.

Давайте разберемся в концепции с помощью простой принципиальной схемы, показанной ниже.

В приведенной выше схеме тиристор (или тиристор) T подключен к нагрузке R и источнику напряжения v s .Этот SCR не будет проводить до тех пор, пока он не будет смещен в прямом направлении и не будет применен сигнал затвора. Применение стробирующего сигнала называется поджигом. Просим вас прочитать «Угол открытия SCR», чтобы иметь четкое представление.

Во время положительного полупериода напряжения питания v с , тиристор смещен в прямом направлении. Если тиристор Т сработает (скажем, при некотором фазовом угле α относительно напряжения источника), он перейдет в состояние ВКЛ.

Поскольку теперь SCR включен, он начнет проводить. Он будет вести от ωt = α к π.Поскольку нагрузка является резистивной по своей природе, напряжение нагрузки v 0 и ток нагрузки i 0 будут соответствовать форме волны напряжения питания. На рисунке ниже показаны осциллограммы напряжения нагрузки, тока нагрузки и напряжения питания.

Сравните форму сигнала напряжения источника v s и тока нагрузки i 0 . Вы увидите, что SCR включается при фазовом угле α. Таким образом, фазовый угол, при котором тиристор Т начинает проводить, зависит от угла зажигания.Если угол зажигания α равен 0 градусов, то ток нагрузки и напряжение источника будут в фазе, тогда как если α равен 90 градусам, ток нагрузки начнется при максимальном напряжении источника. Таким образом, начальный фазовый угол нагрузки контролируется углом зажигания. Это не следует путать с разностью фаз между напряжением источника и током нагрузки.

При ωt = π тиристор T коммутируется, когда ток нагрузки становится равным нулю, и тиристор смещается в обратном направлении с ωt = π на 2π. Это известно как естественная коммутация.Нам снова нужно активировать SCR на (2π + α), (4π + α), (6π + α) и так далее.

Преимущество фазового управления SCR:

Имея фазовый контроль SCR, мы можем контролировать выходное напряжение или напряжение нагрузки. Подумайте только, если тиристор T запускается при α = 0 градусов, среднее напряжение нагрузки было бы максимальным, поскольку SCR включен для wt = от 0 до π. Точно так же, если бы угол зажигания α = π, среднее напряжение нагрузки было бы нулевым, так как SCR вообще не будет проводить. Таким образом, управляя фазой SCR, мы можем контролировать среднее напряжение нагрузки.

Тиристоры с дискретной фазой — Littelfuse

  • PCT — Тип капсулы
  • Тиристоры с фазовым управлением

  • V RRM -V DRM (V): 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 еще

  • I TAV @ Tk = 55 ℃ (A): 465, 530, 616, 634, 646, 795, 882, 910, 1010, 1052 другие

  • I TSM Полусинусоида, 10 мс (A): 4500, 5250, 5700, 6300, 7000, 7700, 9200, 9450, 12100, 13200 и др.

  • PCT — Тип шпильки
  • Тиристоры с фазовым управлением

  • V RRM -V DRM (V): 400, 800, 1200, 1600

  • I TAV @ Tc = 55 ℃ (A): 180, 335, 416

  • I TSM Полусинусоида, 10 мс (A): 2450, 4650, 6000

▷ Одно- и двунаправленные тиристоры с фазовым управлением

После того, как мы остановились на различных типах тиристоров, один из наших членов решил поделиться информацией об одно- и двунаправленных тиристорах.Надеюсь, вам понравится, как он делится.

Введение

Однонаправленный тиристор , также известный как кремниевый контроллер-выпрямитель (SCR), на самом деле представляет собой не что иное, как простое четырехуровневое устройство управления током, которое позволяет пропускать ток только в одном направлении. Он имеет три развязки и три терминала. Устройство работает, если ток проходит через затвор тиристора, подключенного к ближайшему к катоду материалу p-типа.


Двунаправленный тиристор , TRIAC или триод для переменного тока — все это названия одного и того же устройства, которое проводит ток только в двух направлениях.Как положительный, так и отрицательный ток могут активировать поток и активировать электрод затвора. Как только устройство срабатывает, оно перестает проводить, если текущее значение падает с порогового значения, известного как ток удержания.

Эксплуатационные характеристики

UNI-направленный

SCR работает в 3-х режимах в зависимости от смещения:

  • Режим прямой блокировки : В этом режиме два перехода J1 и J3 смещены в прямом направлении, в то время как переход J2 имеет обратное смещение, из-за чего очень небольшой ток утечки течет от анода к катоду, пока переход J2 не достигнет лавинного пробоя.
  • Режим прямой проводимости :
    Этот режим можно активировать либо путем увеличения напряжения между анодом и катодом, либо путем подачи на затвор положительного импульса. Единственный способ выключить его — это минимизировать ток, меньший, чем ток удержания, и после начала проводимости напряжение на затворе здесь больше не имеет значения.
  • Режим обратной блокировки :
    Этот режим используется в инверторах источника тока и имеет возможность блокировки обратного напряжения тиристоров. SCR, которые не способны блокировать обратное напряжение, известны как асимметричные SCR.
TRIACS

TRIACS имеет два терминала M1 и M2, и его работа объясняется запуском его в каждом из четырех квадрантов. В первом и втором квадрантах ток течет от M2 к M1, а в третьем и четвертом квадрантах ток течет от M1 к M2. Хотя чувствительность зависит от физической структуры двунаправленного тиристора, обычно квадрант 1 является наиболее чувствительным, поскольку минимальный ток затвора, необходимый для этого, и квадрант 4 считается наименее чувствительным.

Для улучшения коммутационных характеристик используются только первые три квадранта. Двунаправленные тиристоры на самом деле представляют собой два антипараллельных тиристора, интегрированных на одном кремниевом кристалле с центральным затвором металлизации. Каждая половина выполняет свою определенную функцию, соответствующую ее динамическим и статическим свойствам. Для каждого направления тока необходимо использовать механические компоненты, такие как изоляторы, зажимы и радиаторы.

Преимущества и применение

Как двунаправленный, так и однонаправленный тиристоры имеют свои собственные применения, но главное преимущество двунаправленного тиристора состоит в том, что этот отдельный компонент может использоваться вместо двух тиристоров i.е. для этого требуется меньше компонентов с высокой надежностью установки. Таким образом, это экономит затраты почти на 30% по сравнению с обычной системой.

TRIACS обычно также используются в «демпфирующих схемах», которые предотвращают преждевременное срабатывание устройства. TRIAC подходят для цепей управления переменным напряжением, цепей управления фазами и двигателями, промышленных приводов и т. Д.

Благодаря своим обширным и контролируемым электрическим свойствам они широко используются в электрических цепях постоянного тока в качестве лучшей замены автоматическим выключателям.Здесь следует отметить, что они обладают лучшими заземляющими свойствами, чем обычные автоматические выключатели, что позволяет им найти широкое применение в электрических цепях. Как уже говорилось ранее, преобразование электроэнергии также осуществляется с помощью тиристоров.

SCR используются в системах, где требуется высокая мощность в сочетании с высоким напряжением, и в источниках питания среднего и высокого напряжения, таких как регуляторы, сварочные аппараты, лампы, в малых и крупных бытовых приборах и т. Д.

Спасибо за чтение,

Насир.

Вы узнали кое-что благодаря этой статье? Мы надеемся на это!

CS19-12HO1 29A Тиристор с фазовым регулированием 1200 В IXYS

Стоимость доставки почтой первого класса:

Минимальная сумма заказа
Сумма заказа Максимум
Тарифы на доставку первым классом в США
$ 00.01
25,00 $
$ 5,85
25 долларов США.01
35,00 $
$ 6,85
35,01 долл. США
45,00
$ 8,85
45,01 долл. США
55,00 $
$ 9,85
$ 55,01
75,01 долл. США
$ 11,85
75,01 долл. США
100,00
12 долларов.85
$ 100,01
200,00 $
$ 14,85
200,01 долл. США
300,00 $
$ 15,85
300,01 долл. США
500,00 долл. США
$ 17,85
500,01 долл. США
+
$ 18,85

Стоимость доставки приоритетной почтой:

Минимальная сумма заказа
Сумма заказа Максимум
Тарифы на доставку приоритетной почтой в США
00 руб.01
25,00 $
10,50 долл. США
25,01 долл. США
35,00 $
11,50 долларов США
35,01 долл. США
45,00
12,50 долл. США
45,01 долл. США
55,00 $
$ 13,50
$ 55,01
75,01 долл. США
14 долларов США.50
75,01 долл. США
100,00
16,50 долл. США
$ 100,01
200,00 $
18,50 долл. США
200,01 долл. США
300,00 $
21,50 долл. США
300,01 долл. США
500,00 долл. США
24,50 долл. США
500,01 долл. США
+
25 долларов.50

Canada First Class International (исключения см. На странице доставки)

Минимальная сумма заказа
Сумма заказа Максимум
Канада Первый класс Международный
$ 00.01
45,00
$ 15.95
45,01 долл. США
90,00
$ 29.95
90 $.01
150,00
$ 49.95
$ 150,01
300,00 $
$ 59.95
300,01 долл. США
700,00
$ 79.95
$ 700,01
$ 2000,00
$ 99.95

Canada Priority Mail (исключения см. На странице доставки)

Минимальная сумма заказа
Сумма заказа Максимум
Приоритетная почта в Канаде
00 руб.01
45,00
$ 29.95
45,01 долл. США
90,00
$ 39.95
$ 90,01
150,00
$ 59.95
$ 150,01
300,00 $
$ 79.95
300,01 долл. США
700,00
99 долларов.95
$ 700,01
$ 2000,00
$ 109.95

Международный — За пределами США / CA (исключения см. На странице доставки)

Минимальная сумма заказа
Сумма заказа Максимум
Международный — за пределами США / Калифорнии
$ 100.00
150,00
79 долларов.95
$ 150,01
300,00 $
$ 99.95
300,01 долл. США
500,00 долл. США
$ 139.95
500,01 долл. США
1000,00 долл. США
$ 169.95

Высокомощные тиристорные модули с фазовым регулированием для бистабильной коммутации

Использование тиристорных модулей с фазовым регулированием .в различных областях электрического использования, будь то жилое или коммерческое использование, огромна, и Alibaba.com может помочь клиентам получить лучшие продукты. Эти категории продуктов на сайте сертифицированы и проверены профессионалами, чтобы гарантировать высочайшую производительность и постоянную стабильность. Разнообразные наборы этих полупроводников идеально подходят для использования в промышленности и на электростанциях, поскольку они помогают регулировать переменные токи. Эти продукты производятся в твердотельном исполнении и действуют как невероятные бистабильные переключатели для электрических устройств и корпусов.Ведущие тиристорные модули управления фазой . поставщики и оптовики на сайте предлагают эти продукты по привлекательным ценам и по выгодным ценам.

Широкие варианты этих электрических полупроводников доступны с различной производительностью, поставляются со всеми диффузными структурами и представляют собой устройства с быстрым переключением. Эти изделия оснащены четырьмя слоями чередующихся материалов N и P-типа для улучшенного переключения и регулирования напряжения. Эти тиристорные модули управления фазой . способны контролировать огромное количество напряжений и требований к мощности по сравнению с их относительно небольшими размерами.Они снабжены металлическими опорными плитами и изолированным монтажом. Закаленные соединения этих устройств обладают высокой надежностью, а также способны работать на высоких частотах.

На Alibaba.com представлены эти невероятные тиристорные модули с фазовым управлением . во множестве разновидностей в зависимости от их емкости, материалов и характеристик на выбор. Эти устройства термостойкие, ударопрочные и энергоэффективные, помогая пользователям экономить энергию. Полупроводниковые изделия оснащены конфигурациями встречно-штыревых усилителей, а также являются устройствами, собираемыми под давлением.Они идеально подходят для управления двигателями переменного / постоянного тока и предотвращают воздействие избыточного напряжения на электрические устройства.

Ознакомьтесь с несколькими модулями тиристоров управления фазой . на сайте Alibaba.com и покупайте эти продукты в рамках бюджета и требований. Эти продукты можно настраивать, а также предлагать сертификаты качества. Лучшая часть устройств — это их продвинутые и улучшенные возможности dv / dt.

Тиристор с фазовым регулированием | Компания Tianjin Rosen Technology Co., ООО

Тиристор с фазовым регулированием

Мы разрабатываем и производим тиристоры различных форм. Наши тиристоры с фазовым управлением включают в себя дисковый тиристор и тиристор со шпилькой. Диапазон тока тиристора с дисковым управлением фазой от 500 до 6000 А, диапазон напряжения от 1000 до 7500 В. Максимальный ток стержневого тиристора 500 А, максимальное напряжение 2500 В. .

Наши тиристоры с фазовым регулированием имеют очень хорошие характеристики с низкими коммутационными потерями, они широко используются для включения и выключения оборудования.Например, наш тиристор фазового управления среднего напряжения (тиристор 6500 В) широко используется в устройствах плавного пуска среднего напряжения, приводах двигателей переменного тока, преобразователях большой мощности и т. Д. Тиристоры низкого напряжения (1600-2800 В) широко используются в устройствах плавного пуска малой мощности, переменного тока. диски.

Обладая стабильной производительностью, наш тиристор с фазовым регулированием также используется в печи индукционного нагрева. Он всегда используется в выпрямительной цепи печи. Кроме того, наш тиристор высокой мощности также используется для тяги и передачи, возбуждения, статического компенсатора реактивной мощности (SVC), высокой выпрямитель тока, высокий источник питания и т. д.

Тиристор с фазовым регулированием Характеристики:

1, Распределенная конструкция ворот

2, высокая производительность

3, низкие потери переключения

4, макс. напряжение до 7500В

Применения тиристоров с фазовым регулированием:

1, устройство плавного пуска низкого напряжения, устройство плавного пуска среднего напряжения

2, Промышленные приводы, Инверторы, Преобразователи

3, тяга и трансмиссия

3, Сильноточный источник питания

4, возбуждение

5, SVC

6, Сварка

Список моделей тиристоров с фазовым управлением:

Тиристор дисковый

Габаритный чертеж тиристора с фазовым регулированием

:

Загрузить Лист данных тиристора с фазовым регулированием:

Каталог тиристоров фазорегулирующих

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *