Схемы управления тиристорами
Московский Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции и Ордена Трудового Красного Знамени
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.Э.БАУМАНА
Доклад
Тема: Схемы управления тиристорами
По научной работе выполнил _______________ Спирин А.П.
подпись, дата
Руководитель темы проверил ________________ Загидуллин Р.Ш.
подпись, дата
Москва, 2007
Схемы управления тиристорами. 5
Список используемой литературы.. 16
СПОСОБЫ И СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ
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.
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.
В случае индуктивной нагрузки необходимо применять специальные меры по уменьшению допустимой скорости нарастания напряжения du/dt. Как видно из графика на рис. 3,г, при прохождении тока через нулевое значение питающее напряжение в этот момент имеет значительную величину противоположной полярности. При запирании тиристора СТ при нулевом токе его напряжение целиком прикладывается к тиристору с высокой скоростью, что может привести к выходу прибора из строя или включению его без подачи входного сигнала. Для уменьшения скорости нарастания напряжения силовые электроды тиристора шунтируют RС-цепью.
Управление симметричными тиристорами можно производить и непосредственно от сети переменного тока (рис. 4).
Рис. 4 Схемы подачи импульса запуска на симметричный тиристор
Когда в схеме (рис. 4) контакт К реле Р разомкнут, к управляющему электроду тиристорa СТ сигнал не поступает и он заперт. При замыкании контакта К на вход тиристора СТ через ограничительный резистор Ry поступает сигнал и переключает прибор в проводящее состояние. Будучи включенным, тиристор СТ шунтирует цепь контакта К, ограничивая ток через него.
В отличие от схемы, изображенной на рис. 4,а, в схеме на рис. 4,б контакт К нормально замкнут. При размыкании контакта К на вход тиристора СТ подается запускающий сигнал и прибор включается. Когда контакт К замкнут, вход тиристора СТ зашунтирован.
Рис. 5 Схема управления триодными тиристорами.
На рис. 5 приведена схема управления триодными тиристорами, которые включены встречно - параллельно. Управляющие импульсы формируются из анодного напряжения, поэтому работоспособность схемы не зависит от характера нагрузки. Резистор R предназначен для ограничения величины тока управления. При замыкании ключа К отпирается один из тиристоров ТТ1 или ТТ2, к аноду которого в этот момент приложено положительное напряжение. Запирание тиристоров производится при прохождении тока через нулевое значение.
Страницы: 1, 2
