4.9.2. Схемы управления триодным тиристором
При питании тиристорного переключателя от источника переменного тока (рис. 4.7, а, б, в, г) не нужны специальные устройства для включения тиристора: с окончанием положительного полупериода, когда ток уменьшается до iв £ Iвыкл, тиристор автоматически выключается.
Включение триодного тиристора можно производить как динистор или подачей сигнала управления по управляющему электроду (рис. 4.7) Сигнал управления Uу может быть длительный, состоящий из серии импульсов, одного кратковременного импульса или сниматься с рабочих электродов тиристора Uу = Uв.
Первый способ связан с заметным выделением мощности на управляющем переходе (рис. 4.7, б, в), второй способ требует генератора импульсов повышенной частоты (2000 - 3000) Гц, но за счет высокой скважности импульсов средняя мощность, выделяемая на управляющем переходе, невелика (рис. 4.7, а). При третьем способе, когда генератор вырабатывает один импульс в течение положительного полупериода питающего напряжения и есть возможность регулировать фазу a этого импульса (рис. 4.7, а), тиристорный переключатель может работать как выключатель и изменять величину напряжения на нагрузке. Четвертый способ управления иллюстрирует схема рис. 4.7, г. От схемы рис.4.7, в она отличается только тем, что цепь управления подключена после Rн к аноду тиристора. Так как Rн << R1, при включении тиристора еу » е. Однако, как только тиристор включается, величина еу падает до весьма малого остаточного напряжения на тиристоре еу = Uост » 0. Следовательно, тиристор включается коротким управляющим импульсом, равным по длительности времени включения тиристора. При этом уменьшается мощность, выделяемая в управляющем переходе.
Подача управляющего сигнала на вход тиристора осуществляется с помощью ключа. Ключ может быть включен последовательно входу К1 (рис. 4.7, б) или параллельно К2 (показан на рисунке штриховой линией). Ключи К1 и К2 могут быть контактными и бесконтактными. Например, это может быть магнитоуправляемый герметизированный контакт (геркон). Бесконтактным ключом может являться полупроводниковый транзистор, работающий в ключевом режиме; стабилитрон или динистор при подаче на них напряжения больше Uст или Uвкл ; маломощный тиристор; двухбазовый диод (R2 при этом включено); дроссель насыщения без подмагничивания ДН (и в этом случае добавляется резистор R2, пропускающий намагничивающий ток дросселя насыщения ДН, причем напряжение U=im×R2 не должно включить тиристор). Если на ДН одна обмотка W1, то действие его аналогично стабилитрону: при напряжении питания Е > Еs ток дросселя резко возрастает и тиристор включается. При двух обмотках и Е > Еs “ключом” на ДН можно управлять, замыкая накоротко и размыкая обмотку W2: при коротком замыкании обмотки W2 на ДН фактически пропадает противо- ЭДС и он не препятствует прохождению тока iу. и включению тиристора. На рис. 7, д приведена схема управления триодными тиристорами, которые включены встречно-параллельно и работа их аналогична симмистору. Управляющие импульсы формируются из анодного напряжения, поэтому работоспособность схемы не зависит от характера нагрузки. При замыкании ключа К отпирается один из тиристоров VS1 или VS2, к аноду которого в этот момент приложено положительное напряжение. Резистор R предназначен для ограничения величины тока управления. Запирание тиристоров производится при прохождении тока через нулевое значение.
При питании тиристорного переключателя от источника постоянного тока (рис. 4.7, е - рис. 4.7, к), применяют многочисленные схемы для запирания тиристоров. Основным способом, применяемым для запирания тиристоров, является использование коммутирующего конденсатора, который включается в анодную цепь тиристора, как показано на рис. 4.7, е. Если тиристор VS2 открыт, конденсатор С заряжается через резистор R1 до напряжения источника с полярностью, указанной на рисунке. Когда отпирается тиристор VS1, напряжение конденсатора прикладывается к VS2, смещая его в обратном направлении.
Постоянная времени выбирается достаточно большой, чтобы обратное напряжение сохранилось в течение времени, необходимого для запирания тиристора. Аналогичная схема получается при включении конденсатора в катодную цепь тиристора (рис. 4.7, ж).
В схеме на рис. 4.7, з запирание тиристора VS осуществляется за счет подключения параллельно тиристору LC-контура. Когда тиристор заперт,
конденсатор С заряжен до напряжения источника питания. В момент отпирания VS конденсатор С перезаряжается через индуктивность L и через полпериода собственной частоты контура wk = 1/ÖLC полярность его меняется на обратную. В следующий полупериод ток перезаряда конденсатора протекает через VS навстречу току нагрузки, и когда суммарный ток станет равным нулю, тиристор VS закроется.
Рис. 4.7 Схемы управления триодным тиристором.
В схеме, приведенной на рис. 4.7, и, запирание тиристора осуществляется импульсом, возникающим во вторичной обмотке трансформатора, включенного в катодную цепь тиристора, а в схеме на рис. 4.7, к с помощью импульса тока от внешнего источника.