تقنيات استبدال الثايرستور

لتشغيل الثايرستور ، هناك العديد من طرق التشغيل التي يتم فيها تطبيق نبضة الزناد في محطة البوابة الخاصة بها. وبالمثل، هناك العديد من التقنيات لإيقاف الثايرستور ، وتسمى هذه التقنيات الثايرستور المبدلات تقنيات. يمكن القيام بذلك عن طريق إعادة الثايرستور إلى حالة الحجب الأمامية من حالة التوصيل الأمامية. لجلب الثايرستور إلى حالة الحجب الأمامية ، يتم تقليل التيار الأمامي إلى ما دون مستوى التثبيت الحالي. لغرض تكييف الطاقة والتحكم في الطاقة ، يجب تبديل الثايرستور الموصل بشكل صحيح.

في هذا البرنامج التعليمي ، سوف نشرح تقنيات استبدال الثايرستور المختلفة. لقد أوضحنا بالفعل حول الثايرستور وطرق إطلاقه في مقالتنا السابقة.

هناك تقنيتان رئيسيتان لتخفيف الثايرستور: طبيعي وقسري. تنقسم تقنية التبديل القسري أيضًا إلى خمس فئات هي الفئة A و B و C و D و E.

فيما يلي التصنيف:

• التخفيف الطبيعي
• تخفيف قسري
  • الفئة أ: تخفيف ذاتي أو تحميل
  • الفئة ب: تخفيف نبض الرنين
  • الفئة ج: التخفيف التكميلي
  • الفئة د: تخفيف الاندفاع
  • الفئة E: تخفيف النبض الخارجي

التخفيف الطبيعي

يحدث التبديل الطبيعي فقط في دوائر التيار المتردد ، وقد سمي كذلك لأنه لا يتطلب أي دائرة خارجية. عندما تصل الدورة الموجبة إلى الصفر ويكون تيار الأنود صفرًا ، يتم تطبيق جهد عكسي (دورة سالبة) على الفور عبر الثايرستور مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل الثايرستور.

يحدث التبديل الطبيعي في أجهزة التحكم في جهد التيار المتردد والمحولات الحلقية والمعدلات التي يتم التحكم فيها بالمرحلة.

تخفيف قسري

كما نعلم لا يوجد تيار صفري طبيعي في دوائر التيار المستمر مثل التبديل الطبيعي. لذلك ، يتم استخدام التخفيف القسري في دوائر التيار المستمر ويسمى أيضًا باسم تبديل التيار المستمر. إنه يتطلب عناصر تبديل مثل الحث والسعة لتقليل تيار الأنود للثايرستور بقوة أقل من قيمة التيار القابضة ، وهذا هو السبب في تسميته بالتخفيف القسري. يتم استخدام التبديل القسري بشكل أساسي في دوائر المروحية والعاكسات. ينقسم التخفيف الإجباري إلى ست فئات ، موضحة أدناه:

1. الفئة أ: تخفيف ذاتي أو تحميل

يُطلق على الفئة A أيضًا اسم "التبديل الذاتي" وهي واحدة من أكثر التقنيات استخدامًا بين جميع تقنيات تبديل الثايرستور. في الدائرة التالية ، يشكل المحرِّض والمكثف والمقاوم ترتيبًا ثانيًا تحت دائرة رطبة.

عندما نبدأ في إمداد الدائرة بجهد الإدخال ، لن يتم تشغيل الثايرستور ، حيث يتطلب تشغيل نبضة بوابة. الآن عندما يتم تشغيل الثايرستور أو متحيزًا للأمام ، فإن التيار سوف يتدفق عبر المحرِّض ويشحن المكثف إلى قيمة الذروة أو يساوي جهد الدخل. الآن ، عندما يتم شحن المكثف بالكامل ، تنعكس قطبية المحرِّض ويبدأ المحرِّض في معارضة تدفق التيار. نتيجة لهذا ، يبدأ تيار الخرج في الانخفاض والوصول إلى الصفر. في هذه اللحظة ، يكون التيار أقل من تيار عقد الثايرستور ، لذلك ينطفئ الثايرستور.

2. الفئة ب:

يُطلق على استبدال الفئة ب أيضًا باسم تخفيف الرنين النبضي. لا يوجد سوى تغيير بسيط بين دارة الفئة B والفئة A. في الفئة B LC ، يتم توصيل دارة الطنين بالتوازي بينما في الفئة A تكون متسلسلة.

الآن ، عندما نطبق جهد الدخل ، يبدأ المكثف في الشحن حتى جهد الدخل (Vs) ويظل الثايرستور متحيزًا حتى يتم تطبيق نبض البوابة. عندما نطبق نبضة البوابة ، يتم تشغيل الثايرستور والآن يبدأ التيار بالتدفق من كلا الاتجاهين. ولكن ، بعد ذلك يتدفق تيار الحمل الثابت من خلال المقاومة والحث المتصلين في سلسلة ، بسبب مفاعلته الكبيرة.

ثم يتدفق تيار جيبي عبر دائرة طنين LC لشحن المكثف بقطبية معكوسة. ومن هنا، يظهر الجهد العكسي عبر الثايرستور، والذي يسبب جيم الحالي (قطعها الحالي) لمعارضة تدفق الأنود الحالي I _A. لذلك ، بسبب تيار التبديل المعاكس ، عندما يصبح تيار الأنود أقل من تيار التثبيت ، ينطفئ الثايرستور.

3 - الفئة ج:

يسمى استبدال الفئة C أيضًا بالتبديل التكميلي. كما ترون الدائرة أدناه ، يوجد نوعان من الثايرستور على التوازي ، أحدهما رئيسي والآخر مساعد.

في البداية ، يكون كل من الثايرستور في حالة إيقاف والجهد عبر المكثف صفر أيضًا. الآن ، عند تطبيق نبض البوابة على الثايرستور الرئيسي ، سيبدأ التيار في التدفق من مسارين ، أحدهما من R1-T1 والثاني هو R2-C-T1. ومن ثم ، يبدأ المكثف أيضًا في الشحن إلى قيمة الذروة التي تساوي جهد الدخل مع قطبية اللوحة B موجبة واللوحة A سالبة.

الآن ، عندما يتم تطبيق نبض البوابة على Thyristor T2 ، يتم تشغيله وتظهر قطبية سالبة للتيار عبر Thyristor T1 مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل T1. ويبدأ المكثف في الشحن بالقطبية العكسية. ببساطة يمكننا أن نقول أنه عندما يتم تشغيل T1 فإنه يتم إيقاف تشغيله T2 وعندما يتم تشغيل T2 يتم إيقاف تشغيله T1.

4. الفئة د:

يُطلق على استبدال الفئة D أيضًا باسم تخفيف الاندفاع أو تخفيف الجهد. كفئة C ، تتكون دائرة التبديل من الفئة D أيضًا من ثايرستور T1 و T2 ويتم تسميتهما على أنهما رئيسيان ومساعدان على التوالي. هنا ، يشكل الصمام الثنائي ، والمحث ، والثايرستور الإضافي دائرة التبديل.

في البداية ، يكون كل من الثايرستور في حالة إيقاف التشغيل والجهد عبر المكثف C هو أيضًا صفر. الآن عندما نطبق جهد الدخل ونشغل الثايرستور T1 ، يبدأ تيار الحمل في التدفق من خلاله. ويبدأ المكثف في الشحن بقطبية اللوحة A سالبة واللوحة B موجبة.

الآن ، عندما نقوم بتشغيل الثايرستور الإضافي T2 ، ينطفئ Thyristor T1 الرئيسي ويبدأ المكثف في الشحن بالقطبية المعاكسة. عندما يتم شحنه بالكامل ، فإنه يتسبب في إيقاف تشغيل الثايرستور الإضافي T2 ، لأن المكثف لا يسمح بتدفق التيار خلاله عندما يتم شحنه بالكامل.

لذلك ، سيكون تيار الخرج أيضًا صفراً لأنه في هذه المرحلة بسبب وجود كلا الثايرستور في حالة إيقاف التشغيل.

5. الفئة E:

يسمى استبدال الفئة E أيضًا باسم تخفيف النبض الخارجي. الآن ، يمكنك أن ترى في الرسم البياني للدائرة ، الثايرستور متحيز للأمام بالفعل. لذلك ، عندما نقوم بتشغيل الثايرستور ، سيظهر التيار عند الحمل.

يستخدم المكثف في الدائرة لحماية الثايرستور dv / dt ويستخدم محول النبض لإيقاف تشغيل الثايرستور.

الآن ، عندما نعطي نبضًا من خلال محول النبض ، يتدفق تيار معاكس في اتجاه الكاثود. هذا التيار المعاكس يعارض تدفق تيار الأنود وإذا I _A - I _P <I _H Thyristor سوف ينطفئ.

حيث I _A هو تيار الأنود ، و I _P هو تيار نبضي و I _H يحمل التيار.