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Thyristoren sind was? Funktionsprinzip und Eigenschaften von Thyristoren

Thyristoren sind Leistungselektronikschlüssel,verwaltet nicht vollständig. Oft in technischen Büchern können Sie einen weiteren Namen dieses Geräts sehen - ein Single-Operation-Thyristor. Mit anderen Worten, unter dem Einfluss eines Steuersignals wird es in einen Zustand - einen leitenden Zustand - übersetzt. Wenn zu spezifizieren, enthält es eine Kette. Um es auszuschalten, müssen spezielle Bedingungen geschaffen werden, die sicherstellen, dass der Vorwärtsstrom in der Schaltung auf Null fällt.

Verfügt über Thyristoren

Thyristoren sind

Thyristorschalter leiten elektrischen Stromnur in der Vorwärtsrichtung und in dem geschlossenen Zustand widersteht es nicht nur der direkten, sondern auch der umgekehrten Spannung. Die Struktur des Thyristors ist vierschichtig, es gibt drei Schlussfolgerungen:

  1. Anode (angezeigt durch den Buchstaben A).
  2. Kathode (Buchstabe C oder K).
  3. Kontrollelektrode (Y oder G).

Thyristoren haben eine ganze Familie von Volt-AmpereEigenschaften, können sie verwendet werden, um den Zustand des Elements zu beurteilen. Thyristoren sind sehr leistungsfähige elektronische Schalter, sie sind in der Lage Schaltkreise zu schalten, in denen die Spannung 5000 Volt erreichen kann, und die Stromstärke beträgt 5000 Ampere (die Frequenz überschreitet nicht 1000 Hz).

Thyristorbetrieb in Gleichstromkreisen

Thyristorbetrieb

Ein herkömmlicher Thyristor wird durch Anlegen eines Stroms eingeschaltetImpuls zum Steuerausgang. Außerdem muss es positiv sein (in Bezug auf die Kathode). Die Dauer des Einschwingvorgangs hängt von der Art der Last (induktiv, aktiv), der Amplitude und der Steigerungsrate des Stromimpulses, der Temperatur des Halbleiterkristalls sowie von dem anliegenden Strom und der Spannung an den in der Schaltung vorhandenen Thyristoren ab. Die Eigenschaften der Schaltung hängen direkt von der Art des verwendeten Halbleiterelements ab.

In der Schaltung, in der sich der Thyristor befindet,Das Auftreten einer hohen Spannungserhöhung ist nicht akzeptabel. Der Wert, mit dem das Element spontan einschaltet (auch wenn kein Signal in der Steuerschaltung vorhanden ist). Gleichzeitig sollte das Steuersignal jedoch eine sehr hohe Steigung der Kennlinie haben.

Wege zum Ausschalten

Thyristorparameter

Es gibt zwei Arten der Kommutierung von Thyristoren:

  1. Natürlich.
  2. Gezwungen.

Und jetzt mehr über jede Art. Das Natürliche tritt auf, wenn der Thyristor in einem Wechselstromkreis arbeitet. Und diese Umschaltung geschieht, wenn der Strom auf Null fällt. Sie können die erzwungene Umschaltung jedoch auf viele verschiedene Arten implementieren. Welche Art von Thyristorsteuerung zu wählen, um den Entwurf Designer zu lösen, aber es ist Wert, über jeden Typ separat zu sprechen.

Der charakteristischste Weg der PflichtSchalten ist die Verbindung eines Kondensators, der mit einer Taste (Taste) vorgeladen wurde. Die LC-Schaltung ist in der Thyristor-Steuerschaltung enthalten. Diese Kette enthält auch einen voll aufgeladenen Kondensator. Während des Einschwingvorganges treten im Lastkreis Stromschwankungen auf.

Methoden der erzwungenen Umschaltung

Thyristorstrom

Es gibt mehrere Arten von Zwangumschalten. Oft wird eine Schaltung verwendet, in der ein Schaltkondensator mit umgekehrter Polarität verwendet wird. Beispielsweise kann dieser Kondensator mit Hilfe eines Hilfsthyristors mit der Schaltung verbunden sein. Dies wird zum Hauptarbeitsthyristor entladen. Dies bewirkt, daß der Strom, der auf den Gleichstrom des Hauptthyristors am Kondensator gerichtet ist, dazu beiträgt, den Strom in dem Stromkreis auf Null zu reduzieren. Folglich wird der Thyristor abgeschaltet. Dies geschieht aus dem Grund, dass die Thyristorvorrichtung ihre eigenen Eigenschaften hat, die nur für sie charakteristisch sind.

Es gibt auch Schaltungen, die verbindenLC-Ketten. Sie sind entladen (und mit Schwankungen). Am Anfang fließt der Entladestrom zum Arbeiter, und nach dem Ausgleich ihrer Werte schaltet der Thyristor ab. Danach fließt der Strom vom Schwingkreis durch den Thyristor zur Halbleiterdiode. Solange der Strom fließt, wird gleichzeitig eine Spannung an den Thyristor angelegt. Es ist modulo gleich dem Spannungsabfall über die Diode.

Thyristorbetrieb in Wechselstromkreisen

Thyristorregler

Wenn der Thyristor im Wechselstromkreis enthalten ist, können folgende Operationen ausgeführt werden:

  1. Aktivieren oder deaktivieren Sie den Stromkreis mit aktiver oder aktiver Last.
  2. Ändern Sie den Durchschnittswert und den tatsächlichen Wert des Stroms, der durch die Last fließt, dank der Möglichkeit, das Timing des Steuersignals anzupassen.

Thyristor-Tasten haben eine Funktion -sie leiten Strom nur in eine Richtung. Wenn es notwendig ist, sie in Wechselstromkreisen zu verwenden, ist es daher notwendig, einen gegenparallelen Einschluss anzuwenden. Die tatsächlichen und mittleren Stromwerte können aufgrund der Tatsache variieren, dass der Zeitpunkt des Signals für die Thyristoren unterschiedlich ist. Gleichzeitig muss die Leistung des Thyristors die Mindestanforderungen erfüllen.

Phasensteuerungsmethode

Ladegerät auf Thyristor

Mit einem Phasenregelungsverfahren mit Kommutierungerzwungener Typ, wird die Last durch Ändern der Winkel zwischen den Phasen eingestellt. Künstliche Kommutierung kann mit Hilfe von speziellen Schaltungen erfolgen, oder es müssen vollständig gesteuerte (verriegelte) Thyristoren verwendet werden. In der Regel ist ein Ladegerät auf einem Thyristor aufgebaut, mit dem Sie den Strom in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie regeln können.

Impulsbreitensteuerung

Es wird auch als PWM-Modulation bezeichnet. Während des Öffnens der Thyristoren wird ein Steuersignal angelegt. Übergänge sind offen, und an der Last liegt Spannung an. Während des Schließens (während des gesamten Einschwingvorgangs) wird kein Steuersignal gegeben, daher leiten Thyristoren keinen Strom. Wenn die Phasensteuerung durchgeführt wird, ist die Stromkurve nicht sinusförmig, die Form des Versorgungsspannungssignals ändert sich. Folglich gibt es auch eine Störung der Arbeit von Verbrauchern, die empfindlich gegenüber hochfrequenten Störungen sind (Inkompatibilität tritt auf). Das einfache Design hat einen Regler auf dem Thyristor, der ohne Probleme den notwendigen Wert ändern kann. Und Sie müssen keine massiven LATRs verwenden.

Thyristoren, abschließbar

Thyristoranordnung

Thyristoren sind sehr leistungsfähige elektronische Schlüssel,Sie dienen zum Schalten von hohen Spannungen und Strömen. Aber sie haben einen großen Nachteil - Management ist unvollständig. Dies zeigt sich insbesondere darin, dass zum Abschalten des Thyristors Bedingungen geschaffen werden müssen, unter denen der Vorwärtsstrom auf Null absinkt.

Es ist diese Eigenschaft, die einige auferlegtEinschränkungen bei der Verwendung von Thyristoren und verkompliziert auch die darauf basierenden Schaltungen. Um diese Nachteile zu beseitigen, wurden spezielle Thyristorkonstruktionen entwickelt, die durch ein Signal von einer Steuerelektrode verriegelt werden. Sie werden als zwei- oder verriegelbare Thyristoren bezeichnet.

Gesperrter Thyristor-Entwurf

Thyristorsteuerung

Vierschichtige Struktur von r-p-p-py-Thyristorenhat seine eigenen Eigenschaften. Sie unterscheiden sich von herkömmlichen Thyristoren. Es geht nun um die vollständige Beherrschbarkeit des Elements. Die Volt-Ampere-Charakteristik (statisch) in Vorwärtsrichtung ist die gleiche wie für einfache Thyristoren. Das ist nur ein Gleichstrom Thyristor kann viel mehr Wert übergeben. Es gibt jedoch keine Funktionen zum Blockieren großer Sperrspannungen für gesperrte Thyristoren. Daher ist es notwendig, sie direkt an eine Halbleiterdiode anzuschließen.

Das charakteristische Merkmal eines abschließbaren Thyristors -Dies ist ein signifikanter Rückgang der direkten Spannungen. Um eine Auslösung vorzunehmen, muss ein starker Stromimpuls (negativ, im Verhältnis 1: 5 zum Gleichstromwert) an den Steueranschluss angelegt werden. Aber nur die Pulsdauer sollte so klein wie möglich sein - 10 ... 100 μs. Gesperrte Thyristoren haben einen niedrigeren Wert der Grenzspannung und des Grenzstroms als die herkömmlichen. Der Unterschied ist ungefähr 25-30%.

Arten von Thyristoren

Thyristoren Eigenschaften

Oben galten wir als abgeschlossen, aber da ist esEs gibt viele weitere Typen von Halbleiterthyristoren, die ebenfalls erwähnenswert sind. In verschiedenen Ausführungen (Ladegeräte, Schalter, Leistungssteller) werden bestimmte Arten von Thyristoren verwendet. Irgendwo ist es erforderlich, dass die Kontrolle durch Zufuhr eines Lichtstroms durchgeführt wird, so dass ein Optiothyristor verwendet wird. Seine Besonderheit besteht darin, dass in der Steuerschaltung ein lichtempfindlicher Halbleiterkristall verwendet wird. Die Parameter der Thyristoren sind unterschiedlich, alle haben ihre eigenen Eigenschaften, die nur für sie charakteristisch sind. Daher ist es zumindest allgemein notwendig, sich vorzustellen, welche Arten dieser Halbleiter existieren und wo sie angewendet werden können. Also, hier ist die ganze Liste und die Hauptmerkmale jedes Typs:

  1. Dioden-Thyristor. Das Äquivalent dieses Elements ist ein Thyristor, an den eine gegenparallele Halbleiterdiode angeschlossen ist.
  2. Distorsion (Diodenthyristor). Es kann in einen Zustand der Gesamtleitfähigkeit gehen, wenn ein bestimmtes Spannungsniveau überschritten wird.
  3. Triac (symmetrischer Thyristor). Sein Äquivalent sind zwei Thyristoren, die in der entgegengesetzten Richtung verbunden sind.
  4. Thyristor-Wechselrichter High-Speed ​​unterscheidet hohe Kommutierungsgeschwindigkeit (5 ... 50 μs).
  5. Thyristoren mit FET-Steuerung. Es ist oft möglich, Designs auf der Basis von MOSFETs zu finden.
  6. Optische Thyristoren, die durch Lichtströme gesteuert werden.

Element Sicherheit implementieren

Thyristorleistung

Thyristoren sind Geräte, die kritisch sind fürdie Anstiegsraten von Gleichstrom und Vorwärtsspannung. Für sie, wie auch für Halbleiterdioden, ist ein Phänomen wie der Strom von Sperrverzögerungsströmen charakteristisch, der sehr schnell und scharf auf den Wert Null abfällt, was die Wahrscheinlichkeit einer Überspannung verstärkt. Diese Überspannung ist eine Folge der Tatsache, dass der Strom in allen Elementen der Schaltung, die eine Induktivität aufweisen (selbst die sehr kleinen Induktivitäten, die für die Montage charakteristisch sind - Drähte, Leiterbahnen der Leiterplatte), plötzlich nicht mehr existiert. Um den Schutz zu implementieren, ist es notwendig, eine Vielzahl von Schaltungen zu verwenden, die in dynamischen Betriebsmodi vor hohen Spannungen und Strömen geschützt werden können.

In der Regel der induktive Widerstand der QuelleDie Spannung, die in die Schaltung des Arbeitsthyristors eintritt, hat einen solchen Wert, dass es mehr als ausreichend ist, nachfolgend keine zusätzliche Induktivität in die Schaltung aufzunehmen. Aus diesem Grund wird in der Praxis häufig die Kette zum Bilden der Schaltstrecke verwendet, was die Geschwindigkeit und den Pegel der Überspannung in der Schaltung signifikant reduziert, wenn der Thyristor getrennt ist. Am häufigsten werden für diese Zwecke kapazitive Widerstandsketten verwendet. Sie sind parallel zum Thyristor geschaltet. Es gibt einige Arten von Schaltungsmodifikationen solcher Schaltungen sowie Verfahren zu deren Berechnung, Parameter für den Betrieb von Thyristoren in verschiedenen Modi und Bedingungen. Die Kette zur Bildung des Schaltpfades des gesperrten Thyristors ist jedoch dieselbe wie die der Transistoren.

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