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

在前一篇文章中,我们看到了不同的SCR打开方法在那里,我们学习了如何通过在栅极和阴极端子之间施加适当的正栅极电压来打开可控硅。

An important point to note here is that unlike a transistor, where the collector to drain current flows as long as there is a small base current flowing (gate voltage in case of a MOSFET), an SCR doesn’t need any gate voltage to stay turned ON.

即使移除栅极电压(在SCR打开后),SCR也不会停止导通。因此,栅极没有从阳极到阴极的控制流程,并且不能通过栅极端子关闭SCR。通过减少保持电流水平以下的阳极或正向电流,才能将SCR从正向导通状态返回到正向阻塞状态。

an的关闭过程可控硅被称为换向。整流是指把电流从一个电路转移到另一个电路。你以前在哪里听说过对易和对易子这个术语?在有刷直流电机中。换向器是电刷总成的一部分,负责在绕组中逆转电流的方向。

因此,可控硅的整流电路也做着类似的工作,通过将正向电流减小到零来关闭可控硅或可控硅。即使在减少阳极电流为零,可控硅将再次传导,如果有一个即时正向电压。因此,要正确关闭一个导电的可控硅,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施加在可控硅上,以恢复其正向阻塞状态。

当可控硅通过将正向电流降低到零而关闭时,不同层中存在多余的载流子。为了重新获得可控硅的正向阻塞状态,这些多余的载流子必须重新组合。因此,为了加速这个重组过程,一个反向电压被施加在可控硅上。

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。

整流是用于可控硅关断的一个关键过程。

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).

使可控硅换向的反向电压称为换向电压。根据可控硅的切换类型(循环或顺序),换相方法主要分为两种类型。它们是:

  • 自然换向
  • 强迫换向

在讨论不同类型的ACR关断方法之前,有一个重要的量是我们必须了解的可控硅关断时间。

关闭时间t离开SCR是时刻阳极电流变为零的时间,并且时刻SCR开始阻止正向电压。

自然换向

在自然整流中,整流电压的来源是电源本身。如果可控硅连接到一个交流电源,在每一个正半周期的结束,阳极电流自然变成零(由于交流电源的交流特性)。当电路中的电流通过自然零点时,一个反向电压立即被施加在可控硅上(由于负半周)。这些条件关闭了可控硅。

这种换向方法也被称为源换向或交流线路换向或F类换向。这种换向,可以使用线路换向逆变器,控制整流器,Cyclo转换器和交流电压调节器,因为电源是所有这些转换器中的AC源。

SOFF1

交流电源正半周期间,负载电流正常流动。但是,在负极循环期间,可控硅将关闭(由于瞬间零电流和立即负极性)。对于成功的自然换向,关闭时间t离开必须小于半周期供应的持续时间。

强迫换向

在直流电路的情况下,没有自然电流为零来关闭SCR。在这种电路中,必须使用外部电路(称为换向电路)强制转发电流以换向SCR。因此,名称,强制换向。

这个换向电路由电感和电容等元件组成,它们被称为换向元件。这些换向元件在可控硅上施加反向电压,立即使可控硅中的电流为零。

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-负载共振自换向
  • B类-负载共振自换相
  • 类C -互补换易
  • D类-辅助换向
  • C类 - 脉冲换向

如A、B、C、D、e类,主要用于斩波和逆变电路中。

A类减刑

这也被称为负载谐振的自换相,或者简单地称为谐振换相。在这个换向过程中,换向电压的来源在负载中。换向元件为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.

负载电阻的值和换向元件的选择方式使它们形成一个欠阻尼的RLC谐振电路。当电路应用了一个直流源,正向电流开始流过可控硅,在这段时间,电容被充电到V的值DC.。电路中的电流将是下面所示的两种波形之一,这取决于负载如何连接到电容器(并联或串联)。

类-a-current-load-in-inspall

导电时,可控硅中的电流为电容器的充电电流。从波形上可以清楚地看出,电流在“K”点变为零。此时,可控硅关闭。

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类换向法简单可靠,通常用于高频操作,即由于L和C元件的高值(当它们承载满载电流时)而导致的频率在1000赫兹及以上。这种整流方式一般用在串联逆变器中。

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。

以下图像显示了换向电路,也显示了与B类换向相关联的波形。

SOFF3.

当DC电源施加到电路上时,电容器充电至VDC.,有一个上板正,下板负。当可控硅被触发时,电流向两个方向流动:一个通过Vdc +- SCR - R - Vdc -另一个是换向电流(我C)通过L和C分量。

当可控硅打开时,电容器开始在路径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,将与负载电流I反向流动l

当换向电流iC当电流高于负载电流时,可控硅将自动关闭,电容器将以其原始极性充电(通过电感和负载)。

从上面的解释中,我们可以理解SCR打开一段时间,然后自动关闭一段时间。这是一个连续重复的过程。开/关状态的频率取决于换向电路中的L和C的值。这种类型的换向主要用于斩波电路。

C类减刑

在这种换向方法中,主可控硅(即将换向)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,这种方法也称为互补换易。

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SCR处于OFF状态,所以电容器电压也为零。当触发SCR1或MAIN SCR时(通过将脉冲应用于其大门),电流开始在两个路径中流动:一个是负载电流il通过V.dc +- Rl- sc1 - Vdc -另一个是电容器I的充电电流C通过V.dc +- R1- C+- C- - - - - -- sc1 - Vdc -。因此,电容器开始充电到V的值DC.,极性如上图所示。

当SCR2被触发(通过在门上施加一个脉冲),它被打开。因此,电容器的负极性应用于SCR1的阳极,而正极性应用于SCR1的阴极。

这将导致主SCR(SCR1)的反向偏置,从而关闭。现在,电容器通过负载电荷,路径为Vdc +- Rl- C+- C- - - - - -- scr2 - vdc -。现在逆转电容器的极性。

如果scr1再次被触发,电容器的放电电流关闭SCR2,这个过程重复。

这种换向主要用于单相逆变器,带有中心拍摄变压器。McMurray Bedford逆变器是该换向电路的最佳示例。这是一种非常可靠的换向方法,即使在1000 Hz以下的频率下也是有用的。

D类换向

这也称为辅助换向,因为它使用辅助SCR来切换带电电容。在此,主SCR由辅助SCR换向。具有负载电阻的主SCS在二极管D,电感器L和SCR2形成换向电路时形成电源电路。

SOFF5.

当供电电压v时DC.应用,两个SCR在关闭状态,因此电容器电压为零。为了为电容器充电,必须首先触发SCR 2,并且电容器通过路径v触发dc +- C+- C- - - - - -- scr2 - rl- - - - - - Vdc -

当电容器完全充电时,电流减小,由于SCR2与电容串联,它关闭。如果触发SCR1,则电流在两个方向上流动:一个是通过V的负载电流ILdc +- 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,电容器开始通过SCR2充电,以供电电压VDC.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

这种类型的整流也称为外部脉冲整流。在这种情况下,一个外部脉冲源被用来产生横过可控硅的反向电压。下面的电路显示了E类整流电路,它使用一个脉冲变压器来产生整流脉冲。变压器的一次和二次之间设计紧密耦合,并且在变压器内部有一个小的气隙,使其在脉冲施加时不会饱和。

如果可控硅需要换向,则施加脉冲,其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。如果电压V的脉冲P)时,在脉冲变压器的一次绕组上施加一个电压,在脉冲变压器的二次绕组上感应一个电压。

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.

动态关闭切换特性

可控硅从正向传导状态到正向阻塞状态的转变称为可控硅的关断或换流。我们知道,一旦可控硅开始导电,栅极就无法控制它,使之回到前向阻塞或关闭状态。

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。

这个过程分为两个阶段。在第一阶段,去除外层的多余载流子,在第二阶段,重组内层和内层的多余载流子。因此,总关闭时间为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.

下图显示了在打开和关闭期间SCR的切换特性。时间t.1t3.称为反向恢复时间。在这种情况下1,阳极电流为零,并以相反的方向构建,称为反向恢复电流。该电流在时间t中从外层中移除多个电荷载体1t3.

动态关闭切换特性

在实例t3.,连接J1和J3.能够阻止反向电压,但是,可控硅还不能阻止正向电压,由于在结J中存在过量的载流子2。这些载流子只能通过重组方式消失,并且这可以通过在SCR上保持反向电压来实现。

因此,在时间t3.t4,收费的重组发生并在瞬间t4,Junction J.2完全恢复。这次被称为门恢复时间tGR.

  • 从图中可以看出,关断时间是t4和t1。通常,这个时间从10微秒到100微秒不等。这将关闭时间t离开适用于个体SCR。
  • 换向电路需要换向电压为换向SCR的时间被称为电路换向时间(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。
  • 具有慢速关闭时间(通常在50到100微秒之间)的可控硅被称为转换器级可控硅。它们被用于相位控制整流器,cyclo变换器,交流稳压器等。
  • 具有快速关闭时间,通常在3到50微秒之间的SCR是逆变器等级SCR。与转换器等级相比,这些是昂贵的,并且用于切换者,强制换向转换器和逆变器。

结论

一个关于SCR关闭方法的完整教程。你们学习了关闭可控硅的需要,关闭可控硅的不同方法,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。因为在书中描述主题是非常困难的。thnkx很多。

  2. 这些主题在书中描述得非常复杂。但是您已经提供了简单和概念性的主题。

    谢谢先生。

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