Mga Pamamaraan ng Pag-commute ng Thyristor sa Power Electronics

Karamihan sa kagamitan sa converter at paggamit ng mga supply ng kuryente na switch-mode electronics ng kuryente mga sangkap tulad ng thyristors, MOSFET, at iba pang mga aparato na semiconductor ng kuryente para sa mga operasyon ng paglipat ng dalas ng dalas sa mga rating na may mataas na lakas. Isaalang-alang ang mga thyristor na madalas naming ginagamit bilang bistable switch sa maraming mga application. Ang mga thyristor na ito ay gumagamit ng mga switch na kinakailangan upang ma-on at i-off. Para sa paglipat ng mga thyristor, mayroong ilang pag-on ng thyristor na mga pamamaraan na tinatawag na mga pamamaraang nagpapalitaw ng thyristor. Katulad nito, para sa paglipat ng mga thyristor, may mga pamamaraan na tinatawag na mga pamamaraan ng pag-commute ng thyristors o mga diskarte. Bago talakayin ang mga diskarte sa pagbawas ng thyristor, dapat may alam tayo tungkol sa mga pangunahing kaalaman ng thyristor tulad ng isang thyristor, operasyon ng thyristor, iba't ibang uri ng mga thyristor, at mga pamamaraan ng pag-turno ng thyristor.

Ano ang isang Thyristor?

Ang dalawa hanggang apat na nangungunang mga aparato na semiconductor na binubuo ng apat na mga layer ng mga salungat na mga materyales na uri ng N at P ay tinatawag na thyristors. Karaniwan itong ginagamit bilang mga bi-stable switch na magsasagawa lamang kapag ang terminal ng gate ng thyristor ay na-trigger. Ang isang thyristor ay tinatawag ding isang silikon na kinokontrol na tagapagtama o SCR.

Thyristor

Ano ang Commutation ng SCR?

Ang commutation ay walang iba kundi ang turn OFF na paraan ng isang SCR. Ito ay isang pamamaraan na ginamit upang magdala ng isang SCR o thyristor mula sa ON state patungo sa OFF state. Alam namin na ang isang SCR ay maaaring buhayin sa pamamagitan ng paggamit ng isang signal ng gate patungo sa isang SCR kapag ito ay nasa pagpapasa ng bias. Ngunit ang SCR ay kailangang patayin kung kinakailangan para sa pagkontrol ng kuryente kung hindi man ay ang pag-air condition.

Commutation Circuit para sa SCR

Kapag ang isang SCR ay gumagalaw sa mode ng pagpapasa ng pagpapadaloy, pagkatapos ang terminal ng gate nito ay mawawalan ng kontrol. Para doon, dapat gamitin ang ilang karagdagang circuit upang patayin ang thyristor / SCR. Kaya, ang karagdagang circuit na ito ay tinatawag na commutation circuit.

Kaya't ang terminong ito ay pangunahing ginagamit para sa paglilipat ng kasalukuyang mula sa isang ane papunta sa isa pa. Pangunahing binabawasan ng circuit ng commutation ang kasalukuyang pasulong sa zero upang i-OFF ang thyristor. Kaya, ang mga sumusunod na kundisyon ay dapat na nasiyahan upang patayin ang thyristor sa sandaling ito ay isinasagawa.

• Ang pasulong na kasalukuyang ng thyristor o SCR ay dapat na nabawasan sa zero kung hindi man sa ilalim ng kasalukuyang antas ng hawak.
• Ang isang sapat na boltahe ng kabaligtaran ay dapat ibigay sa buong SCR / thyristor upang mabawi ang kundisyon ng pag-block ng pasulong.

Kapag ang SCR ay naka-OFF sa pamamagitan ng pagbawas ng pasulong na kasalukuyan sa zero, pagkatapos ay mayroong mga labis na pagsingil ng mga carrier sa loob ng iba't ibang mga layer. Upang makuha ang kundisyon sa pag-block ng pasulong ng thyristor, dapat na muling pagsama-samahin ang mga sobrang carrier na ito. Kaya, ang pamamaraang ito ng muling pagsasama ay maaaring mapabilis sa pamamagitan ng paglalapat ng isang pabalik na boltahe sa buong thyristor.

Mga Pamamaraan ng Pag-commute ng Thyristor

Tulad ng napag-aralan namin sa itaas, ang isang thyristor ay maaaring i-on sa pamamagitan ng pag-trigger ng isang terminal ng gate na may mababang boltahe na maikling tagal ng pulso. Ngunit pagkatapos ng pag-on, magsasagawa ito ng tuloy-tuloy hanggang sa ang thyristor ay baligtarin o ang kasalukuyang karga ay nahuhulog sa zero. Ang tuluy-tuloy na pagpapadaloy ng mga thyristor ay nagdudulot ng mga problema sa ilang mga aplikasyon. Ang proseso na ginamit para sa pagpatay ng isang thyristor ay tinatawag na commutation. Sa pamamagitan ng proseso ng pag-commute, ang operating mode ng thyristor ay binago mula sa pasulong na mode na pagsasagawa patungo sa pasulong na mode ng pag-block. Kaya, ang mga pamamaraan ng pagbabawas ng thyristor o mga diskarteng pagbawas ng thyristor ay ginagamit upang patayin.

Ang mga diskarte sa pagbawas ng mga thyristor ay inuri sa dalawang uri:

• Likas na Pagkuha
• Sapilitang Pagkuha

Likas na Pagkuha

Pangkalahatan, kung isasaalang-alang natin ang suplay ng AC, ang kasalukuyang dadaloy sa pamamagitan ng zero na linya ng tawiran habang pupunta mula sa positibong rurok hanggang sa negatibong rurok. Sa gayon, lilitaw ang isang pabalik na boltahe sa buong aparato nang sabay-sabay, na agad na papatayin ang thyristor. Ang prosesong ito ay tinatawag na natural commutation dahil ang thyristor ay natural na na -apatay nang hindi gumagamit ng anumang panlabas na mga bahagi o circuit o supply para sa mga layunin ng pagbawas.

Maaaring makita ang natural na pag-commute sa mga boltahe ng AC boltahe, kontroladong phase-control, at mga converter ng cyclo.

Sapilitang Pagkuha

Ang thyristor ay maaaring i-off sa pamamagitan ng reverse biasing ng SCR o sa pamamagitan ng paggamit ng mga aktibo o passive na bahagi. Ang kasalukuyang thyristor ay maaaring mabawasan sa isang halaga na mas mababa sa halaga ng kasalukuyang hawak. Dahil ang thyristor ay pinapatay nang sapilitan ito ay tinatawag na isang sapilitang proseso ng pagbawas. Ang pangunahing mga sangkap ng elektroniko at elektrikal tulad ng inductance at capacitance ay ginagamit bilang mga elemento ng pag-commute para sa mga layunin ng pagbawas.

Ang sapilitang pagbawas ay maaaring sundin habang gumagamit ng DC supply samakatuwid ito ay tinatawag ding DC commutation. Ang panlabas na circuit na ginamit para sa sapilitang proseso ng pagbawas ay tinatawag na isang commutation circuit at ang mga elemento na ginamit sa circuit na ito ay tinatawag na commutating element.

Pag-uuri ng Pinilit na Mga Paraan ng Pagbawas

Dito, ang pag-uuri ng mga pamamaraan ng pag-commute ng thyristor ay tinalakay sa ibaba. Ang pag-uuri nito ay pangunahing ginagawa depende sa kung ang pulso ng pag-commute ay isang kasalukuyang pulso ng isang boltahe na pulso, kung ito ay konektado sa serye / parallel sa pamamagitan ng SCR upang mabawasan, kung ang signal ay ibinibigay sa pamamagitan ng isang auxiliary o pangunahing thyristor, kung ang ang circuit ng commutation ay sisingilin mula sa isang auxiliary o pangunahing mapagkukunan. Ang pag-uuri ng mga inverters ay maaaring pangunahing gawin batay sa lokasyon ng mga signal ng commutation. Ang sapilitang pagbawas ay maaaring maiuri sa iba't ibang mga pamamaraan tulad ng sumusunod:

• Klase A: Ang sarili ay binawas ng isang umaalingawngaw na pagkarga
• Klase B: Sarili na na-commutate ng isang LC circuit
• Class C: Ang Cor L-C ay lumipat ng isa pang SC-load
• Class D: Ang C o L-C ay inililipat ng isang pandiwang SCR
• Klase E: Isang panlabas na mapagkukunan ng pulso para sa pagbawas
• Class F: AC line commutation

Class A: Sarili na Kinukumpitensya ng isang Tumuturing na Pag-load

Ang Class A ay isa sa mga madalas na ginagamit na diskarte sa pagbabawas ng thyristor. Kung ang thyristor ay na-trigger o naka-on, pagkatapos ay dumadaloy ang kasalukuyang anode sa pamamagitan ng pagsingil kapasitor C may positibong tuldok. Ang pangalawang pagkakasunud-sunod sa ilalim ng damp na circuit ay nabuo ng inductor o AC risistor , capacitor, at risistor. Kung ang kasalukuyang bumubuo sa pamamagitan ng SCR at nakumpleto ang kalahating ikot, pagkatapos ang kasalukuyang inductor ay dadaloy sa pamamagitan ng SCR sa pabalik na direksyon na papatayin ang thyristor.

Paraan ng Isang Komisyon ng Thyristor

Matapos ang pag-commute ng thyristor o i-off ang thyristor, magsisimulang magpalabas ang capacitor mula sa rurok na halaga nito sa pamamagitan ng risistor sa isang exponential na paraan. Ang thyristor ay nasa reverse bias condition hanggang sa bumalik ang boltahe ng capacitor sa antas ng boltahe ng suplay.

Class B: Sarili na Kinukumpitensya ng isang L-C Circuit

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng klase ng A at klase ng B paraan ng pag-commute ng thyristor ay ang LC ay konektado sa serye sa thyristor sa klase A, samantalang kahanay ng thyristor sa klase B. Bago mag-trigger sa SCR, ang capacitor ay sisingilin (ipinahiwatig ng tuldok positibo). Kung ang SCR ay na-trigger o binigyan ng isang nagpapalitaw na pulso, kung gayon ang nagresultang kasalukuyang ay may dalawang bahagi.

Pamamaraan ng Pagbabawal ng Class B Thyristor

Ang patuloy na kasalukuyang pag-load na dumadaloy sa pamamagitan ng pag-load ng R-L ay natiyak ng malaking reaktibo na konektado sa serye kasama ang pagkarga na naipit sa isang freewheeling diode. Kung ang kasalukuyang sinusoidal ay dumadaloy sa pamamagitan ng resonant L-C circuit, pagkatapos ang capacitor C ay sisingilin ng tuldok bilang negatibo sa pagtatapos ng kalahating siklo.

Ang kabuuang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng SCR ay nagiging zero kasama ang pabalik na kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng SCR na taliwas sa kasalukuyang pag-load para sa isang maliit na bahagi ng negatibong ugoy. Kung ang kasalukuyang resonant circuit o reverse current ay naging mas malaki lamang sa kasalukuyang pag-load, pagkatapos ay i-OFF ang SCR.

Class C: C o L-C Inilipat ng isa pang Load Carrying SCR

Sa nabanggit na mga pamamaraan ng pag-commute ng thyristor, isa lamang ang na-obserbahan naming SCR ngunit sa mga diskarteng pagbawas ng klase ng C na ito ng thyristor, magkakaroon ng dalawang SCR. Ang isang SCR ay isinasaalang-alang bilang pangunahing thyristor at ang iba pa bilang isang auxiliary thyristor. Sa pag-uuri na ito, kapwa maaaring kumilos bilang pangunahing mga SCR na nagdadala ng kasalukuyang pag-load at maaari silang idisenyo gamit ang apat na SCR na may pagkarga sa buong capacitor sa pamamagitan ng paggamit ng isang kasalukuyang mapagkukunan para sa pagbibigay ng isang integral converter.

Paraan ng Pagbawas ng Class C Thyristor

Kung ang thyristor T2 ay na-trigger, pagkatapos ay sisingilin ang capacitor. Kung ang thyristor T1 ay na-trigger, pagkatapos ay magpapalabas ang kapasitor at ang kasalukuyang paglabas ng C ay tutulan ang daloy ng kasalukuyang pag-load sa T2 habang ang capacitor ay lumipat sa T2 sa pamamagitan ng T1.

Klase D: L-C o C Lumipat ng isang Auxiliary SCR

Ang mga pamamaraan ng pag-commute ng klase ng C at klase D ay maaaring maiiba sa kasalukuyang karga sa klase D: isa lamang sa mga SCR ang magdadala ng kasalukuyang pagkarga habang ang iba pa ay kumikilos bilang isang auxiliary thyristor samantalang sa klase C kapwa ang mga SCR ay magdadala ng kasalukuyang pag-load. Ang auxiliary thyristor ay binubuo ng isang risistor sa anode nito na kung saan ay nagkakaroon ng isang pagtutol ng humigit-kumulang sampung beses ang resistensya sa pag-load.

Uri ng Klase D

Sa pamamagitan ng pag-trigger sa Ta (auxiliary thyristor) ang capacitor ay sisingilin hanggang sa mag-supply ng boltahe at pagkatapos ay i-OFF ang Ta. Ang labis na boltahe kung mayroon man, dahil sa malaking inductance sa mga linya ng pag-input ay mapapalabas sa pamamagitan ng diode-inductor-load circuit.

Kung ang Tm (pangunahing thyristor) ay napalitaw, pagkatapos ay ang kasalukuyang daloy sa dalawang mga landas: ang pagbawas ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng daang C-Tm-L-D, at ang kasalukuyang pag-load ay dadaloy sa pamamagitan ng pagkarga. Kung ang singil sa capacitor ay baligtad at gaganapin sa antas na iyon gamit ang diode at kung ang Ta ay muling na-trigger, kung gayon ang boltahe sa kabuuan ng capacitor ay lilitaw sa buong Tm sa pamamagitan ng Ta. Kaya, ang pangunahing thyristor Tm ay papatayin.

Klase E: Panlabas na Pinagmulan ng Pulso para sa Pagkuha

Para sa mga diskarte sa pagbabawas ng thyristor na klase ng E, ang isang transpormer ay hindi maaaring magbabad (dahil mayroon itong sapat na puwang ng bakal at himpapawid) at may kakayahang dalhin ang kasalukuyang karga na may isang maliit na boltahe na ihulog kumpara sa boltahe ng suplay. Kung ang thyristor T ay napalitaw, pagkatapos ay ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng load at pulse transpormer.

Uri ng Klase E

Ang isang panlabas na generator ng pulso ay ginagamit upang makabuo ng isang positibong pulso na ibinibigay sa katod ng thyristor sa pamamagitan ng isang pulse transformer. Ang capacitor C ay sisingilin sa paligid ng 1v at ito ay isinasaalang-alang na mayroong zero impedance para sa tagal ng turn-off na pulso. Ang boltahe sa buong thyristor ay baligtaran ng pulso mula sa electrical transpormer na naghahatid ng kasalukuyang pagbawi ng pag-recover, at para sa kinakailangang oras ng pag-turn-off ay hawak nito ang negatibong boltahe.

Class F: AC Line Na-commutated

Sa mga diskarteng commutation ng thyristor ng klase F, ginagamit ang isang alternating boltahe para sa supply at, sa panahon ng positibong kalahating ikot ng supply na ito, ang daloy ng kasalukuyang pag-load. Kung ang pagkarga ay lubos na pasaklaw, kung gayon ang kasalukuyang ay mananatili hanggang sa mawala ang enerhiya na nakaimbak sa inductive load. Sa panahon ng negatibong kalahating siklo habang ang kasalukuyang karga ay naging zero, pagkatapos ay papatayin ang thyristor. Kung ang boltahe ay umiiral para sa isang panahon ng na-rate na oras ng pag-off ng aparato, pagkatapos ay ang negatibong polarity ng boltahe sa buong papalabas na thyristor ay papatayin nito.

Uri ng Klase F

Dito, ang tagal ng kalahating siklo ay dapat na mas malaki kaysa sa oras ng pag-turn-off ng thyristor. Ang proseso ng pag-commute na ito ay katulad ng konsepto ng isang three-phase converter. Isaalang-alang natin, pangunahin ang T1 at T11 ay nagsasagawa ng nag-uudyok na anggulo ng converter, na katumbas ng 60 degree at nagpapatakbo sa tuluy-tuloy na mode ng pagpapadaloy na may isang lubos na inductive load.

Kung ang mga thyristors T2 at T22 ay na-trigger, pagkatapos ay agad na ang kasalukuyang sa pamamagitan ng mga papasok na aparato ay hindi tataas sa kasalukuyang antas ng pag-load. Kung ang kasalukuyang sa pamamagitan ng mga papasok na thyristors ay umabot sa kasalukuyang antas ng pag-load, pagkatapos ay sisimulan ang proseso ng pagbawas ng mga papalabas na thyristor. Ang boltahe ng reverse biasing na ito ng thyristor ay dapat na ipagpatuloy hanggang sa maabot ang estado ng pag-block sa unahan.

Kabiguang Mga Paraan ng Pagbibiti ng Thyristor

Ang kabiguan ng commutation ng thyristor na pangunahin ay nangyayari sapagkat ang mga ito ay nabawas sa linya at ang pagbagsak ng boltahe ay maaaring humantong sa hindi sapat na boltahe upang mabawasan, kaya't sanhi ng isang kasalanan sa sandaling ang sumusunod na thyristor ay pinaputok. Kaya't ang pagkabigo sa pagbawas ay nangyayari dahil sa maraming mga kadahilanan, ang ilan sa mga ito ay tinalakay sa ibaba.
Ang mga thyristors ay nagbibigay ng medyo mabagal na oras ng pag-recover ng pag-recover upang ang pangunahing baligtad na kasalukuyang maaaring magbigay sa pagpapasa ng pagpapadaloy. Maaari itong mag-signify ng 'kasalukuyang kasalanan,' na lumilitaw sa isang paikot na paraan sa pamamagitan ng nauugnay na pagwawaldas ng kuryente na napansin sa pagkabigo ng SCR.

Sa isang de-kuryenteng circuit, ang pagbawas ay karaniwang isang beses ang kasalukuyang daloy ng daloy mula sa isang sangay ng circuit patungo sa isa pa. Pangunahing nangyayari ang isang pagkabigo sa pag-commute sa sandaling nabigo ang pagbabago sa landas dahil sa anumang kadahilanan.
Para sa isang inverter o isang circuit ng pagwawasto, na gumagamit ng mga SCR, isang pagkabigo sa pag-commute ay maaaring mangyari dahil sa dalawang pangunahing kadahilanan.

Kung nabigo ang isang thyristor upang i-on, pagkatapos ay hindi lilipat ang daloy ng kasalukuyang & ang paraan ng pagbawas ay babagsak. Katulad nito, kung ang isang thyristor ay bumagsak upang patayin, kung gayon ang daloy ng kasalukuyang maaaring bahagyang magbawas patungo sa susunod na sangay. Kaya't ito rin ay itinuturing na isang kabiguan.

Pagkakaiba sa pagitan ng Likas na Pag-uusap at Pinipilit na Mga Diskarte sa Pagbawas

Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng natural na pagbawas at sapilitang pagbawas ay tinalakay sa ibaba.

Ang isang thyristor ay maaaring tawaging isang kinokontrol na tagapagtama. Mayroong iba't ibang mga uri ng thyristors, na ginagamit para sa pagdidisenyo ng nakabatay sa electronics makabagong mga proyektong elektrikal . Ang proseso ng pag-on ng thyristor sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga nag-uudyok na pulso sa terminal ng gate ay tinatawag na triggering. Katulad nito, ang proseso ng pagpatay sa thyristor ay tinatawag na commutation. Inaasahan kong nagbibigay ang artikulong ito ng maikling impormasyon tungkol sa iba't ibang mga diskarte sa pagbawas ng thyristor. Ang karagdagang tulong na panteknikal ay ibibigay batay sa iyong mga komento at query sa seksyon ng mga komento sa ibaba.