
- •А. П. Маругин
- •1. Основные элементы силовых электронных устройств
- •1.1. Силовые электронные ключи
- •1.2. Силовые диоды
- •1.2.1. Статические характеристики диода
- •1.2.2. Динамические характеристики диода
- •1.2.3. Защита силовых диодов
- •1.2.4. Основные типы силовых диодов
- •1.3. Силовые транзисторы
- •1.3.1. Основные классы силовых транзисторов
- •1.3.2. Статические режимы работы транзисторов
- •1.3.3. Динамические режимы работы силовых транзисторов
- •1.3.4. Обеспечение безопасной работы транзисторов
- •1.4. Тиристоры
- •1.4.1. Принцип действия тиристора
- •1.4.2. Статические вольт-амперные характеристики тиристора
- •1.4.3. Динамические характеристики тиристора
- •1.4.4. Типы тиристоров
- •1.4.5. Запираемые тиристоры
- •2. Схемы управления электронными ключами
- •2.1. Общие сведения о схемах управления
- •2.2. Формирователи импульсов управления
- •2.3. Драйверы управления мощными транзисторами
- •3. Пассивные компоненты и охладители силовых электронных приборов
- •3.1. Электромагнитные компоненты
- •3.1.1. Гистерезис
- •3.1.2. Потери в магнитопроводе
- •3.1.3. Сопротивление магнитному потоку
- •3.1.4. Современные магнитные материалы
- •3.1.5. Потери в обмотках
- •3.2. Конденсаторы для силовой электроники
- •3.2.1. Конденсаторы семейства мку
- •3.2.2. Алюминиевые электролитические конденсаторы
- •3.2.3. Танталовые конденсаторы
- •3.2.4. Пленочные конденсаторы
- •3.2.5. Керамические конденсаторы
- •3.3. Теплоотвод в силовых электронных приборах
- •3.3.1. Тепловые режимы работы силовых электронных ключей
- •3.3.2. Охлаждение силовых электронных ключей
- •4. Принципы управления силовыми электронными ключами
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Фазовое управление
- •4.3. Импульсная модуляция
- •4.4. Микропроцессорные системы управления
- •5. Преобразователи и регуляторы напряжения
- •5.1. Основные виды устройств преобразовательной техники. Основные виды устройств силовой электроники символически изображены на рис. 5.1.
- •5.2. Трехфазные выпрямители
- •5.3. Эквивалентные многофазные схемы
- •5.4. Управляемые выпрямители
- •5.5. Особенности работы полууправляемого выпрямителя
- •5.6. Коммутационные процессы в выпрямителях
- •6. Импульсные преобразователи и регуляторы напряжения
- •6.1. Импульсный регулятор напряжения
- •6.1.1. Импульсный регулятор с шим
- •6.1.2. Импульсный ключевой регулятор
- •6.2. Импульсные регуляторы на основе дросселя
- •6.2.2. Преобразователь с повышением напряжения
- •6.2.3. Инвертирующий преобразователь
- •6.3. Другие разновидности преобразователей
- •7. Инверторы преобразователей частоты
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Инверторы напряжения
- •7.2.1. Автономные однофазные инверторы
- •7.2.2. Однофазные полумостовые инверторы напряжения
- •7.3. Трёхфазные автономные инверторы
- •8. Широтно-импульсная модуляция в преобразователях
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Традиционные методы шим в автономных инверторах
- •8.2.1. Инверторы напряжения
- •8.2.2. Трехфазный инвертор напряжения
- •8.3. Инверторы тока
- •8.4. Модуляция пространственного вектора
- •8.5. Модуляция в преобразователях переменного и постоянного тока
- •8.5.1. Инвертирование
- •8.5.2. Выпрямление
- •9. Преобразователи с сетевой коммутацией
- •10. Преобразователи частоты
- •10.1. Преобразователь с непосредственной связью
- •10.2. Преобразователи с промежуточным звеном
- •10.3.1. Двухтрансформаторная схема
- •10.3.3. Схема каскадных преобразователей
- •11. Резонансные преобразователи
- •11.2. Преобразователи с резонансным контуром
- •11.2.1. Преобразователи с последовательным соединением элементов резонансного контура и нагрузки
- •11.2.2. Преобразователи с параллельным соединением нагрузки
- •11.3. Инверторы с параллельно-последовательным резонансным контуром
- •11.4. Преобразователи класса е
- •11.5. Инверторы с коммутацией в нуле напряжения
- •12. Нормативы на показатели качества электрической энергии
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Коэффициент мощности и кпд выпрямителей
- •12.3. Улучшение коэффициента мощности управляемых выпрямителей
- •12.4. Корректор коэффициента мощности
- •13. Регуляторы переменного напряжения
- •13.1. Регуляторы напряжения переменного тока на тиристорах
- •13.2. Регуляторы напряжения переменного тока на транзисторах
- •Вопросы для самоконтроля
- •14. Новые методы управления люминесцентными лампами
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Библиографический список
- •620144, Г. Екатеринбург, Куйбышева ,30
1.4.4. Типы тиристоров
Основным
направлением совершенствования тиристора
являлось повышение его
быстродействия. Быстродействующие
тиристоры используются в инверторах с
принудительной
коммутацией тиристоров. Кроме того,
улучшаются следующие характеристики
тиристоров: повышаются значения
блокируемого напряжения, коммутируемого
тока, допустимых значений /
,
/
,
/
.
и
др. Одним
из решений, позволивших увеличить
значение пробивного прямого напряжения
и одновременно уменьшать время выключения,
было создание асимметричных тиристоров
(asymmetrical
control
rectifier
— ASCR).
В основу этого решения
было положено изменение распределения
концентрации носителей в
кристалле тиристора. Однако при этом
было снижено обратное блокирующее
напряжение
(до нескольких десятков вольт).
Введение
дополнительного тиристора (рис. 1.29),
интегрированного с основным
по цепи управления, существенно
сократило время включения тиристора.
Распределенная структура управляющего
перехода позволила сократить
расстояние для распространения
электронно-дырочной плазмы при подаче
импульса управления и тем самым ускорить
процесс включения.. Такая конструкция
позволила повысить его стойкость к
нарастанию положительного
напряжения. Эквивалентная схема модели
тиристора с закороченными
участками катода приведена на рис.1.29.
Рис. 1.29. Эквивалентная схема и структура тиристора с дополнительным тиристором в цепи управления
Симметричные тиристоры (ТRIAC), представляющие собой интегральное соединение структуры двух встречновключенных тиристоров в одном приборе с общим электродом управления (рис. 1.30, а). Эти приборы используются для фазового управления в цепях переменного тока.
Тиристоры, проводящие обратный ток, выполненные в интегральном исполнении по схеме со встречновключенным (обратным) диодом (рис. 1.30, б).
В схемах с индуктивной нагрузкой после выключения тиристора ток, обусловленный индуктивностью нагрузки, протекает через диод в обратном направлении. Такие приборы позволяют производить рекуперацию энергии, накопленной в индуктивности нагрузки, в источник питания или емкостной накопитель (обычно фильтр) в зависимости от схемы электронного устройства. Наличие обратного диода улучшает условия выключения тиристора, так как при протекании тока в диоде к тиристору прикладывается небольшое обратное напряжение, обеспечивающее выключение тиристора в «мягком» режиме. Использование быстродействующих диодов позволяет уменьшить время выключения тиристора, т.е. повысить его быстродействие.
а б в
Рис. 1.30. Схемы различных типов тиристоров: а — симметричный тиристор; б — тиристор, проводящий ток в обратном направлении; в — фототиристор
Оптоуправляемые тиристоры. Оптоуправляемые тиристоры (фототиристоры) (рис. 1.30, в) включаются воздействием светового потока на структуру управления. Световой сигнал управления подключается к тиристору через оптокабели, проводящие световой поток. Эффект включения от воздействия светового потока обусловлен генерацией дополнительных носителей заряда в облучаемой полупроводниковой структуре. Тиристоры являются наиболее мощными электронными ключами, способными коммутировать электрические цепи напряжением до 9 кВ токами до 8 кА. Время выключения быстродействующих тиристоров достигает нескольких микросекунд.