可控硅关闭方法

在本教程中,我们将了解SCR关闭方法。亚博彩票下载有几种方法可以正确实现SCR关闭,如自然,强制。在强制换向中,还有几个子类别,如A,B,C,D,E.我们将了解所有这些不同的方法,以正确关掉SCR,不同类别的换向以及动态关闭特性亚博彩票下载SCR。

介绍

在前一篇文章中,我们看到了不同的情况SCR打开方法,在那里我们学习了如何打开一个可控硅通过施加适当的正栅极电压之间的栅极和阴极端子。

这里要注意的重要一点是,与晶体管不同的是,只要有一个小的基极电流流动(MOSFET的栅极电压),SCR不需要任何栅极电压保持打开。

即使栅极电压被移开(在可控硅打开后),可控硅不停止导电。因此,栅极没有控制流的电流从阳极到阴极和可控硅不能关闭通过栅极终端。只有通过降低阳极或正向电流低于保持电流水平,可控硅才能从正向传导状态带回正向阻断状态。

控件的关闭进程可控硅被称为换向。整流是指电流从一个电路转移到另一个电路。你在哪里听说过换相和换相子?在有刷直流电机。换向器是电刷组件的一部分,负责在绕组中逆转电流的方向。

因此,整流电路的可控硅做类似的工作,减少正向电流为零,以关闭可控硅或可控硅。即使在降低阳极电流为零后,可控硅将再次传导如果有一个立即正向电压。因此,要正确关闭导电性可控硅,必须满足以下条件:

  • 可控硅的阳极或正向电流必须降低到零或低于保持电流的水平,然后,
  • 一个足够的反向电压必须应用在整个可控硅,以恢复其正向阻塞状态。

当可控硅通过将正向电流降至零而关闭时,不同层中存在过量的载流子。为了恢复SCR的正向阻塞状态,这些多余的载流子必须重新组合。因此,为了加速这种复合过程,一个反向电压适用于整个可控硅。

我们知道,SC基本上只有两个状态:在状态(或传导状态)和关闭状态(阻塞状态)。此外,SCR对负载电压和电流没有任何控制(因为它只是开关)。因此,控制电压和电流级别的唯一方法是通过开启的过程和关闭SCR。

整流是可控硅关断过程中的关键环节。

可控硅关闭方法

An SCR is said to be ‘turned OFF’ if there is no flow of forward current and even if the SCR is once again forward biased (positive voltage at anode), the SCR will not conduct without any Gate Signal (using one of the SCR Turn ON Methods).

使可控硅整流的反向电压称为整流电压。根据可控硅开关的类型(循环或顺序),整流方法分为两大类。它们是:

  • 自然换向
  • 强迫换向

在讨论不同类型的ACR关闭方法之前,亚博彩票下载我们必须了解一个重要的量,即SCR的关闭时间。

关断时间离开可控硅的是时刻阳极电流变成零和时刻可控硅开始阻止正向电压之间的时间。

自然换向

在自然换流中,换流电压的来源是电源本身。如果可控硅是连接到一个交流电源,在每一个正半周期的结束,阳极电流自然成为零(由于交流电源的交变性质)。当电流在电路中通过自然零,一个反向电压被立即应用在可控硅(由于负半周期)。这些条件关闭可控硅。

这种换相方法也被称为电源换相或交流线路换相或F类换相。这种换向可以用线路整流逆变器,控制整流器,三环变换器和交流电压调节器,因为所有这些变换器的电源都是交流电源。

SOFF1

在交流电源的正半周期内,负载电流正常流动。但是,在负周期,可控硅将关闭(由于瞬间零电流和立即负极性)。为了成功自然换向,关断时间t离开必须小于供应的半个周期的持续时间。

强迫换向

在直流电路的情况下,没有自然电流零关闭可控硅。在这样的电路中,正向电流必须与外部电路(称为换向电路)强制为零,以整流可控硅。因此有了这个名字,强制对易。

这种换向电路由电感和电容等元件组成,它们被称为换向元件。这些换向元件导致施加一个反向电压通过可控硅,立即带来在可控硅的电流为零。

根据在SCR中实现零电流的过程和换向组件的布置,强制换向分为不同类型。它们是:

  • A类-负载谐振自换流
  • B类-负载谐振自换流
  • 类C -互补对易
  • 类D -辅助换流
  • C类 - 脉冲换向

如A、B、C、D、e类,这种换向主要用于斩波和逆变电路。

A类减刑

这也被称为通过谐振负载的自换流或简单的谐振换流。在这种换向方式中,换向电压的来源在负载中。换向元件是L和C,电容器可以与负载电阻R并联或串联l如下所示。

还存在SCR电流,电压和电容电压的波形。

SOFF2.

负载电阻和换向元件的选择使其形成欠阻尼RLC谐振电路。当电路应用直流电源,正向电流开始流过可控硅,在此期间,电容被充电到V的值直流。电路中的电流将是如下所示的两种波形中的一种,这取决于负载如何连接到电容(并联或串联)。

Class-A-Current-Load-in-Series-Parallel

当导电时,可控硅中的电流是电容器的充电电流。从波形可以清楚地看出,电流在点K处变为零。此时,可控硅会关闭。

电路的谐振频率取决于换向部件L和C以及负载电阻,确定了切断SCR的时间。

A类换向方法简单可靠,通常用于高频操作,即由于L和C元件的高值(因为它们携带满负载电流),频率在1000hz及以上。这种换向方式通常用于串联逆变器中。

B级换向

这也是自换向电路,其中SCR的换向通过谐振的LC电路实现。但A类和B类换向的主要区别在于,LC谐振电路通过SCR连接,但不与负载串联串联,因为在换向的情况下。结果,换向电路和L和C组件在其上不承载负载电流。

下图显示了换向电路以及与B类换向相关的波形。

SOFF3.

当一个直流电源应用到电路,电容充电高达V直流,上板为正片,下板为负片。当可控硅被触发,电流在两个方向流动:一个是通过Vdc +- SCR - r - vdc -另一个是换向电流(IC)通过L和C组成部分。

当可控硅被打开,电容开始在路径C放电+- l - scr - c- - - - - -。当电容器完全放电时,它开始以反向极性充电。由于反向电压,换向电流iC,将流向与负载电流I相反的方向l

当换向电流为IC变得比负载电流高,可控硅将自动关闭和电容充电与其原始极性(通过电感和负载)。

从上面的解释我们可以理解SCR是先开机一段时间,然后自动关机一段时间。这是一个不断重复的过程。ON/OFF状态的频率取决于换向电路中L和C的值。这种整流方式主要用于斩波电路中。

C类减刑

在这种换向方法中,主可控硅(将被换向)与负载串联,一个附加的或互补的可控硅与主可控硅并联。因此,这种方法也被称为互补对易。

在此,SCR关闭带电电容的反向电压。下图显示了具有适当波形的互补换向。

SOFF4.

最初,两个可控硅都处于OFF状态,因此电容电压也为零。当sc1或主SCR被触发(通过施加一个脉冲到它的门),电流开始在两个路径流动:一个是负载电流Il通过Vdc +- Rl- sc1 - vdc -另一个是电容器I的充电电流C通过Vdc +- R1- C+- C- - - - - -- sc1 - vdc -。因此,电容开始充电到V的值直流,极性如上图所示。

当SCR2被触发(通过施加一个脉冲到它的门),它被打开。因此,电容器的负极性被应用于sc1的阳极,正极性被应用于sc1的阴极。

这将导致横跨主SCR (sc1)的反向偏置,因此,它关闭。现在,电容通过负载充电,路径是Vdc +- Rl- C+- C- - - - - -- scr2 - vdc -。电容器的极性现在颠倒了。

如果SCR 1再次被触发,放电电流的电容关闭SCR2和过程重复。

这种换向方式主要用于带中心抽头变压器的单相逆变器。麦克默里贝德福德逆变器是这种整流电路的最好的例子。这是一种非常可靠的换流方法,它甚至在频率低于1000赫兹时也很有用。

类D变换

这也被称为辅助整流,因为它使用一个辅助可控硅开关充电电容器。在这个过程中,主可控硅由辅助可控硅换向。带负载电阻的主可控硅构成电源电路,二极管D、电感L、可控硅r2构成整流电路。

SOFF5.

当供电电压v时直流应用时,两个可控硅都处于OFF状态,因此电容电压为零。为了给电容充电,必须先触发SCR2,然后电容通过路径V充电dc +- C+- C- - - - - -- scr2 - rl- - - - - - Vdc -

当电容完全充满,电流减少,因为SCR2是串联与电容,它关闭。如果触发sc1,电流流向两个方向:一个是负载电流IL通过Vdc +- sc1 - rl- - - - - - Vdc -另一种是通过C的换向电流(由于电容放电)+- sc1 - l - d - c- - - - - -

一旦电容器完全放电,它的极性将逆转,但二极管的存在阻止反向放电。当SCR2被触发时,电容开始通过C放电+- scr2 - sc1 - c- - - - - -。当该放电电流超过负载电流时,SCR1被关闭。

再次,电容开始通过可控硅充电到电源电压V直流然后关闭SCR2(电容器完全充电后)。SCR现在已关闭,重复上述过程。

这种换向方法主要用于逆变器,也用于Jone的斩波电路。

类E变换

这种类型的换向也被称为外部脉冲换向。在这种情况下,一个外部脉冲源被用来在可控硅上产生反向电压。下面的电路显示了E类换向电路,它使用一个脉冲变压器产生换向脉冲。变压器的设计与紧密耦合之间的一次和二次,也有一个小的气隙在变压器中,以便它不会得到饱和时,脉冲应用。

如果可控硅需要换向,施加脉冲的持续时间等于或大于可控硅的关断时间。

如果可控硅被触发,负载电流流过脉冲变压器。如果(电势VP)作用于脉冲变压器的初级部分,脉冲变压器的次级部分就会感应到一个电压。

通过反向极性(-V)在SCR上施加该感应电压(-VP)因此,SCR关闭。电容器为高频脉冲提供非常低或零阻抗。

SOFF6.

动态关断开关特性

可控硅由正向传导状态向正向阻断状态的转变称为可控硅的关断或整流。正如我们所知道的,一旦SCR开始传导,栅极没有控制它带回向前阻塞或关闭状态。

要关闭SCR,则必须将电流减少到SCR的保持电流以下的水平。我们已经讨论了上面的各种方法来关闭SCR,其中通过将正向电流降低到零来实现SCR关闭。但是,如果我们在SCR的电流零之后立即施加正向电压,即使没有门触发,它也会再次开始进行。

这是由于四层中的电荷载体存在。因此,必须在SCR的有限时间上施加反向电压以移除电荷载波。

因此,关闭时间被定义为偶时电流变为零的时间和SCR保留前向阻塞能力的时刻。必须删除来自四层的多余电量载体以使SCR返回到正向导通模式。

这个过程分两个阶段进行。在第一阶段,外层的多余载流子被除去,在第二阶段,两层内部的多余载流子被重新组合。因此,总关断时间t离开分为两个间隔:反向恢复时间trr门恢复时间tGR.

t离开= T.rr+ tGR.

下图显示了可控硅在打开和关闭期间的开关特性。时间t1t3.称为反向恢复时间。在t情况下1,阳极电流为零,并在相反方向形成,称为反向恢复电流。这个电流在时间t期间将外层多余的载流子除去1t3.

动态关断开关特性

在实例t3.,连接J1和J3.能够阻挡反向电压,但是,SCR还不能阻挡正向电压,因为在结J2。这些载流子可以消失,只有通过重组的方式,这可以通过保持整个可控硅反向电压实现。

因此,在时间t3.t4,电荷重新结合,在瞬间t4结J2完全恢复。这个时间称为门恢复时间tGR.

  • 从图中可以看出,关断时间是t之间的时间间隔4和t1。通常,这个时间从10微秒到100微秒不等。这个关闭时间t离开适用于单个可控硅。
  • 换向电路施加反向电压对可控硅进行换向所需要的时间称为电路换向时间(tC)。对于安全保证金或可靠的换向,这是C一定大于t离开否则会发生换向失败。
  • 可控硅,有缓慢的关闭时间,通常在50到100微秒之间,被称为转换器级可控硅。这些用于相控整流器,三环变换器,交流稳压器等。
  • 可控硅,有快速关闭时间,通常在3到50微秒之间,是逆变级可控硅。这些是比较昂贵的转换器级,并用于斩波,力换向转换器和逆变器。

结论

SCR关闭方法的完整教程。你学习了关闭SCR的需要,不同的方式关闭SCR,换向和不同类型的换向。

15回应

  1. 感谢您以最简单的形式提供了如此有用的内容。因为这个题目在书中很难描述。thnkx很多。

  2. 这些主题在书中有非常复杂的描述。但你提供的是简单概念性的主题。

    谢谢先生。

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