Способы запирания вентилей с неполной управляемостью

Возможные способы запирания вентилей, обладающих неполной управляемостью, можно разделить на следующие шесть групп.

1. Запирание вентиля за счет подключения к нему параллельно предварительно заряженного конденсатора.

Подключение коммутирующего конденсатора параллельно рабочему тиристору

Рис. 1.1. Подключение коммутирующего конденсатора параллельно рабочему тиристору

Показанные на рис. 1.1 схемы этого типа отличаются друг от друга только способом заряда коммутирующего конденсатора и включением нагрузки. В схемах, показанных на рис. 1.1, а и б, конденсатор С заряжается при протекании тока через один из вентилей, например ?51 с такой полярностью, что при включении второго вентиля ?52 он запирает ?51, создавая между его анодом и катодом отрицательное напряжение. В схеме (рис. 1.1, а) полезной нагрузкой может быть одно из сопротивлений или оба. В первом случае устройство может использоваться как прерыватель постоянного тока, при этом второе сопротивление К2 служит только для заряда конденсатора и может быть взято относительно большим; соответственно и тиристор ?52 при этом может быть выбран на меньший ток, чем ?51. Во втором случае схема рис. 1.1, а работает как двухпозиционное реле, переключая ток с одной нагрузки 7^ на другую Л2. В схеме на рис. 1.1, б, широко известной под названием «параллельный инвертор», нагрузка Кн включена через трансформатор, благодаря чему при поочередном переключении тиристоров ?51 и ?52 через нагрузку протекает переменный ток без постоянной составляющей. На рис. 1.1, в показана другая схема прерывателя постоянного тока; здесь конденсатор С заряжается через диод УО от вторичной обмотки автотрансформатора при открытом основном вентиле 751. Для запирания 751 и отключения нагрузки Ки необходимо включить вспомогательный вентиль 752.

2. Запирание вентиля за счет спадания к нулю его анодного тока, имеющего колебательный характер в результате включения последовательно с вентилем ЬС-контура (рис. 1.2). В качестве индуктивности I последовательного колебательного контура в схеме рис. 1.2 может использоваться индуктивность нагрузки или специально включенный коммутирующий дроссель.

Подключение последовательного колебательного /??С-контура для запирания тиристора

Рис. 1.2. Подключение последовательного колебательного /??С-контура для запирания тиристора

Сопротивление Л] необходимо для разряда конденсатора С в промежутках между интервалами проводимости. На рис. 1.2, б, в показаны два варианта «последовательного инвертора» (мостовая и «полумостовая» схемы), в которых коммутирующий конденсатор С периодически перезаряжается при поочередном отпирании вентилей. В схемах, использующих этот способ запирания, нагрузка входит в состав колебательного контура и потому весьма сильно влияет на угол коммутации. В частности, в режимах, близких к холостому ходу, коммутация невозможна.

3. Запирание вентиля в момент спадания к нулю его анодного тока, имеющего колебательный характер в результате подключения параллельно к вентилю 1С-контура (рис. 1.3). На рис. 1.3, а конденсатор С заряжается, когда тиристор 75 заперт. При отпирании ?5 конденсатор перезаряжается через индуктивность Ь и через полпериода собственной частоты соо = /Тс его полярность изменяется на обратную.

Рис 1.3. Запирание тиристора за счет линейного и нелинейного колебательного ?С-контура, параллельного тиристору

Начинается второй полупериод колебаний, и нарастающий ток перезаряда конденсатора протекает через вентиль навстречу току нагрузки, в результате вентиль запирается в момент, когда суммарный ток через него становится равным нулю. К данной группе относятся схемы, предложенные Морганом, в которых сердечник дросселя I (рис. 1.3, а) или автотрансформатора АТ (рис. 1.3, б) выполнен из материала с резким насыщением, вследствие чего при тех же размерах этих индуктивных элементов и конденсатора длительность открытого состояния вентиля значительно увеличивается. В схемах данной группы нагрузка включена непосредственно последовательно с тиристором. Нагрузочная характеристика обычно получается весьма жесткой, а время открытого состояния тиристора, определяемое параметрами колебательного контура, не зависит от параметров нагрузки.

Для регулировки длительности интервала открытого состояния вентиля можно ввести в схемы этой группы дополнительные управляемые или неуправляемые вентили, позволяющие изменять момент начала перезаряда конденсатора, или применить подмагничивание насыщающегося дросселя постоянным током, позволяющее изменять начальное значение магнитной индукции.

4. Запирание вентиля за счет включения последовательно с ним конденсатора, предварительно заряженного с необходимой полярностью. Обычно такой конденсатор подключается с помощью вспомогательного тиристора УБ2 параллельнок индуктивности, присоединенной последовательно с выключаемым тиристором У51 и нагрузкой (рис. 1.4). Для заряда конденсатора служат дроссель I и диод УО (либо еще один вспомогательный тиристор, что позволяет регулировать момент начала заряда). В схемах этого типа цепь заряда коммутирующего конденсатора отделена от цепи тока нагрузки, причем в случае необходимости заряд может производиться от отдельного источника питания. Это позволяет в широких пределах регулировать длительность открытого состояния основного тиристора (практически до нуля), а также выключать его при перегрузках по току.

Схема закрытия тиристора путем подключения заряженного конденсатора последовательно с помощью второго тиристора

Рис. 1.4. Схема закрытия тиристора путем подключения заряженного конденсатора последовательно с помощью второго тиристора

5. Запирание вентилей за счет энергии отдельных источников, подключаемых к ним параллельно или последовательно. Так, например, проводящий тиристор можно запереть, если подключить параллельно ему с помощью транзистора или вспомогательного маломощного тиристора источник постоянного напряжения плюсом к катоду (рис. 1.5, а). Проводящий вентиль можно запирать с помощью трансформатора, вторичная обмотка которого включена последовательно в анодную цепь, а на первичную от отдельного генератора ГИ подаются кратковременные импульсы соответствующей полярности (рис. 1.5, б). Энергия, необходимая для запирания тиристоров в подобных схемах, весьма невелика, а момент запирания можно легко изменять с помощью любой из известных схем фазового управления. В многофазных схемах можно осуществить запирание ранее проводившего вентиля в момент отпирания следующего автоматически, для чего их анодные цепи необходимо связать с помощью трансформаторов тока (иногда насыщающихся) или напряжения. Примером может служить схема последовательного инвертора (см. рис. 1.2, в), в особенности в режиме «принудительной» коммутации, когда вентили работают с перекрытием и открывшийся последующий вентиль способствует запиранию предыдущего. К этой же группе может быть отнесена и так называемая высокочастотная коммутация. Простейшая схема инвертора с таким способом коммутации показана на рис. 1.5, в. Вентили ?51 и ?52 работают попеременно, и когда один из них заперт, цепь для тока высокой частоты, источником которой является генератор ГВЧ, разомкнута. Когда второй вентиль отпирается, ток высокой частоты накладывается на ток ранее проводившего вентиля и, если мощность ГВЧ достаточна и полупериод этой частоты больше времени восстановления управляемости вентиля, последний запирается. Конденсатор С небольшой емкости предотвращает протекание через ГВЧ переменного тока с частотой, равной рабочей частоте инвертора.

Схемы с запиранием тиристора за счет энергии отдельных источников

Рис. 1.5. Схемы с запиранием тиристора за счет энергии отдельных источников

6. К последней группе относится способ коммутации, имеющий место в выпрямителях и в ведомых сетью инверторах. В этих схемах перевод тока с одного вентиля на другой осуществляется под действием переменного напряжения сети (играющей роль источника энергии в случае выпрямителя и нагрузки в случае инвертора). Так, если у вентилей соединены вместе катоды, то потенциал анода у отпираемого вентиля выше, чем у предыдущего вентиля, проводящего ток; при соединенных вместе катодах вентилей потенциал катода у отпираемого вентиля оказывается за счет переменного напряжения сети ниже, чем у ранее открытого.

Рассмотренные способы запирания вентилей могут применяться не только в схемах инверторов и преобразователей частоты, но и в регуляторах постоянного тока импульсного действия, «бесконтактных» реле, контакторах постоянного и переменного тока, различного рода формирователях импульсов и других устройствах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >