SCR关闭方法

在本教程中,我们将了解SCR关闭方法。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SCR。

介绍

在上一篇文章中,我们已经看到了不同的SCR打开方法,我们学会了如何通过在栅极和阴极端子之间应用适当的正栅极电压来打开SCR。

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。

控件的关闭进程克拉被称为换向。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,SCR的换向电路通过将正向电流减小到零来执行类似的作业,以便关闭SCR或晶闸管。即使在将阳极电流还原为零之后,如果存在立即正向电压,SCR也会再次进行。因此,要正确关闭导电SCR,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。

换向是SCR关闭时使用的关键过程。

SCR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).

导致换向SCR的反向电压称为换向电压。根据SCR的切换类型(循环或顺序),换向方法分为两种主要类型。他们是:

  • 自然换向
  • 强迫换向

在讨论不同类型的ACR关闭方法之前,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

在自然换向中,换向电压源是供应源本身。如果SCR连接到AC电源,则在正半周期的每一端,阳极电流自然地变为零(由于AC供应的交替性质)。随着电路中的电流通过自然零,随着横跨SCR(由于负半周期)立即施加反向电压。这些条件关闭了SCR。

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。他们是:

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

这也称为通过谐振负载或仅仅谐振换向来称为自换向。在这种换向中,换向电压源位于负载中。换向部件是L和C,电容器可以与负载电阻r并联或串联连接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。电路中的电流将是下面所示的两个波形中的任一个,具体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,并且通常用于高频操作I.E.,由于L和C组件的高值,1000 Hz和上方的频率(因为它们带有满载电流)。这种类型的换向通常用于串联逆变器。

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,上板正极和下板负阴性。当触发SCR时,电流在两个方向上流动:一个是通过vdc +- SCR - r - vdc -另一个是换向电流(IC)通过L和C组件。

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变得高于负载电流,SCR将自动关闭并具有原始极性(通过电感器和负载)的电容器电荷。

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.- scr1 - vdc -另一个是电容器I的充电电流C通过Vdc +- R1- C+- C-- scr1 - 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 +- scr1 - rL.- - - - - - Vdc -另一个是换向电流(由于电容器放电)通过C.+- scr1 - l - d - c-

一旦电容器完全放电,它的极性将被反转,但是二极管的存在防止了反向放电。触发SCR2时,电容器开始通过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

这种类型的换向也称为外部脉冲换向。在此,外部脉冲源用于在SCR上产生反向电压。下面的电路显示了E类换向电路,它使用脉冲变压器来产生换向脉冲。变压器设计有初级和次级之间的紧密联接,并且在变压器中存在小的气隙,使得当施加脉冲时它不会饱和。

如果需要换向SCR,则施加脉冲,其持续时间等于或大于SCR的关闭时间。

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

SCR从正向导通状态转换到正向阻塞状态的转换被称为关闭或换向SCR。正如我们知道,一旦SCR开始进行,门就没有控制它来返回转发阻塞或关闭状态。

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。

此过程发生在两个阶段。在第一阶段中,从外层的过量载体被移除,并且在内两层中的第二阶段过量载体中被重新组合。因此,总关闭时间t离开分为两个间隔:反向恢复时间trr.和门恢复时间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t1到了3.被称为反向恢复时间。在实例t1,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1到了3.

动态关断开关特性

在实例t3.,交叉点J.1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.到了4.,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,此时间从10到100微秒变化。这关闭时间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。您学习了关闭SCR,不同方式关闭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. 这些主题在书籍中非常复杂地描述。但是您提供了简单概念的主题。

    谢谢先生。

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