3.1.5. Статические и динамические параметры тиристора

На рис. 3.5,а приведена схема тиристорного ключа. Через нагрузку и тиристор протекает ток I:

I=(E_a-U_a)/R_н

Это выражение представляет собой ВАХ резистора R_н и называется линия нагрузки (см.рис.3.5,б). Ток I графически определяется в точке пересечения линии нагрузки и ВАХ тиристора.

К статическим параметрам относят:

1) максимально допустимый средний ток I_о.с.

2) обратное напряжение пробоя U_проб, при котором I_обр превышает допустимое значение.

3) максимальное допустимое рабочее напряжение U_а.

К динамическим параметрам относят: время включения (t_вкл=0,1…10 мкс) и время выключения (t_выкл=5…30 мкс).

3.1.6. Классификация и система обозначения тиристоров

Тиристоры классифицируют по следующим признакам:

– по количеству выводов (диодный, триодный, тетродные);

– по виду ВАХ;

– по способу выключения (запираемые и незапираемые);

– по способу управления (тиристоры, фототиристоры, оптотиристоры).

Обозначение тиристора состоит из букв и цифр.

Первая буква обозначает исходный материал, из которого изготовлен тиристор (К - кремний). Вторая – тип тиристора (Н – динистор, У - тиристор), третий элемент характеризует тип и мощность, 4-й и 5-й – порядковый номер разработки, 6-й – рабочее напряжение (А-25В, Н-400В).

3.1.7. Способы запирания тиристоров

Тиристор выключается, когда его прямой ток становиться меньше тока удержания. Практически считают, что выключение происходит при токе, равным нулю.

При работе тиристора на переменном токе (в управляемых выпрямителях и ведомых сетью инверторах) коммутация, т.е. выключение, осуществляется сетью при изменении знака анодного напряжения. Такая коммутация называется естественной. Тиристор выключается, когда напряжение на нем проходит через нуль.

При работе тиристора на постоянном токе известны два способа выключения:

- прерывание анодного тока (т.е. разрыв силовой цепи);

- принудительная (искусственная) коммутация.

Ток может быть прерван путем размыкания цепи тиристора на время, достаточное для восстановления запирающих свойств (рис. 3.7,а). Сущность искусственной коммутации состоит в том, чтобы путем подключения какого-либо источника энергии к тиристору (например, предварительно заряженного конденсатора) обеспечить протекание через него такого обратного тока, чтобы общий ток стал меньше тока удержания (рис. 3.7,б)

Рис. 3.7. Схемы запирания тиристоров: размыкание цепи (а),

искусственная коммутация (б)

3.2. Применение тиристоров в управляемых выпрямителях

3.2.1. Структура и принцип действия управляемого выпрямителя

Управляемым выпрямителем называется устройство, у которого все вентили или часть из них имеют управляю­щий электрод (УЭ), а также имеется система управления для регулирования момента их отпирания. Вентилями могут быть тиристоры и транзисторы. Воздействуя на управляющий электрод и катод тиристора управляющим сигналом, можно су­щественно изменять ток нагрузки.

Управляемые выпрямители так же, как и неуправля­емые, подразделяются на одно- и двухполупериодные однофазные, трехфазные и многофазные, с силовым трансформатором и бестрансформаторные.

На рис. 3.8 дана структурная схема управляемого выпрямителя.

Рис. 3.8. Управляемый выпрямитель

Управляемый выпрямитель состоит из двух частей: силовой и системы импульсно-фазового управления тиристорами (СИФУ).

В силовую часть входит силовой согласующий трансформатор Т2, который согласует напряжение сети с необходимым напряжением на нагрузке. Выпрямительный мост собран на двух тиристорах (VS9 и VS10) и двух диодах (VD11 и VD12). Нагрузкой выпрямителя служит активное сопротивление R_Н.

Подавая на управляющий электрод тиристора импульс с некоторой задержкой относительно фазы анодного напряжения, можно регулировать среднее значение тока и напряжения в цепи нагрузки. Зависимость среднего значения напряжения на нагрузке U_d от угла регулирования U_d = f(α) называется регулировочной характеристикой выпрямителя (рис. 3.9,б).

При активной нагрузке вид регулировочной характеристики описывается уравнением _. Умножив и поделив правую часть на 2 получаем

Вывод: изменяя угол отпирания тиристора α можно регулировать величину напряжения на нагрузке U_d.

Рис. 3.9. Временные диаграммы (а) и регулировочная характеристика (б)