Запираемые тиристоры (зт)

Тиристор имеет принципиальный недостаток - неполную управляемость. Его выключение обеспечивается спадом прямого тока до нуля, что достигается введением дополнительных узлов принудительной коммутации. Последнее выполняется на основе энергонакопительных элементов (конденсаторов), подключение которых с соответствующей полярностью к тиристору создает условия спада прямого тока до нуля. Это усложняет и утяжеляет устройство, поэтому существуют способы по выключению тиристора путем подачи отрицательного импульса.

Для выключения и включения запираемого тиристора обычно используют два отдельных источника. Коэффициент запирания меньше или равен 5 (отношение выключенного анодного тока к запирающему току управления):

I_Авыкл/I_упр ≤ 5

Запираемые тиристоры критичнее к скорости нарастания U_ПРЯМ, поэтому их шунтируют цепью С, R, VD, а для ограничения скорости изме­нения

анодного тока включают индуктивность L, (рис. 12).

Параметры ЗТ. Напряжение до 4500 В и ток до 2500 А.

1.4. Энергетические параметры силовых полупроводниковых уст­ройств

В высоковольтных линиях электропередач постоянного тока использу­ются тиристоры и силовые диоды для преобразования сверхвысоких мощ­ностей (до нескольких гиговат-ампер). Также они применяются в агрегатах бесперебойного питания, электроприводах, вторичных источниках пита­ния, силовых электронных агрегатах. МОП-транзисторы используются во вторичных источниках питания малой и средней мощности, высокой частоты более 20 кГц, что значительно повышает КПД преобразователей и упрощает их схемы управления.

На рис. 13 приведены характеристики:

1) тиристора, 2) запираемого тиристора, 3) биполярного транзистора, 4) транзистора с изолированным затвором, 5) МОП-транзистора.

Силовые полупроводниковые модули - это гибридные интегральные схемы, состоящие из диодов, тиристоров, транзисторов. Интегральные мо­дули включают в себя, кроме силовых элементов, схемы управления, защи­ты, контроля, диагностики и др. Они изготавливаются по КМОП техноло-

гни. Интегральные схемы являются связующим звеном между потребителем и логической схемой внешнего управления.

Примеры типовых принципиальных схем модулей приведены в табл. I.

Трансформаторы в силовой электронике используются для изменения уровней переменного напряжения, а также для обеспечения гальванической развязки (рис. 14,а). Особенность работы трансформатора состоит в том, что во многих типах преобразователей напряжение и ток в транзисторах имеют несинусоидальную форму. Очень широко используются дроссели (реакторы) для переменного тока. Дроссели представляют индуктивное сопротивление (схема замещения трансформатора приведена на рис. 14,6).

Потери мощности в конденсаторах

В преобразователях электрической энергии конденсаторы переменного тока являются одним из основных элементов силовых схем. Важнейшей характеристикой конденсаторов является значение активных потерь энер­гии в нем, эта характеристика определяет допустимые напряжения на кон­денсаторе от частоты (рис. 15,а).

Потери на конденсаторе при синусоидальном напряжении пропорцио­нальны тангенсу угла потерь в диэлектрике, tg δ зависит от условий рабо­ты, напряжений, температуры, частоты. Зависимость удельной реактивной мощности конденсатора от частоты приведена на рис. 15,6. Пример: К75 -10. При увеличении частоты от 1000 до 10 000 Гц tg δ увеличивается в 2 раза. Более сложная задача - оценка потерь в конденсаторе при несинусои­дальном напряжении и токе. Потери мощности в конденсаторе от каждой гармоники приложенного к нему напряжения суммируются.

P_K=Cω₁ nU²_ntgδ ,

где n- номер гармоничной составляющей; С - емкость конденсаторов на основной гармонике; ω - частота первой гармоники.

Электролитические конденсаторы являются основным элементом фильтров постоянного тока. Схема замещения электрического конденсато­ра на повышенной частоте приведена на рис. 16,а. Зависимость полного сопротивления конденсатора от f приведена на рис. 16,6.