4.1. Узлы параллельной коммутации.

В параллельных коммутационных узлах (КУ) на этапе коммутации элементы КУ подключаются либо параллельно силовому тиристору, либо параллельно нагрузке (рисунок 3.6 а, б).

VS_c – силовой тиристор;

VD_o – обратно включенный диод;

Z_н – нагрузка активно-индуктивного характера;

VS_к – коммутирующий тиристор;

С_к – коммутирующий конденсатор, предварительно заряженный до напряжения U_o с указанной полярностью;

L_к – коммутирующий дроссель.

рисунок 4.1

Запирание силового тиристора в схемах производится после подачи импульса управления на отпирание VS_к . Процесс коммутации обуславливается образованием колебательного контура, в который входят встречно-параллельные тиристор VS_c и диод VD, конденсатор С_к и открытый тиристор VS_к . В схеме «б» помимо указанных элементов в контур коммутации входит источник питания Е<U(0).

С отпиранием в момент t₁ (рисунок 4.1) тиристора VS_к в контуре коммутации происходит колебательный процесс перезаряда конденсатора, в котором ток i_c (t) имеет вид полусинусоиды. На этапе t₁-t₂ ток протекает через открытый тиристор VS_с навстречу току нагрузки i_н . На этом этапе под действием возрастающего тока i_c происходит уменьшение тока через тиристор VS_к . В момент t₂ i_c=i_н и ток силового тиристора равен нулю. С этого момента времени, возрастающий по синусоидальному закону ток i_c протекает через диод VD. Цепь протекания тока i_н при этом создаётся диодом VD, ток которого равен разности i_c-i_н . Во время протекания тока через диод VD на силовом тиристоре действует обратное напряжение, требуемое для восстановления его запирающих свойств. Обратное напряжение определяется падением напряжения на диоде и равно ≈ 0.8..1.2 В. Время протекания тока через диод VD характеризуется интервалом t₂-t₃ на котором i_c>i_н . Указанный интервал составляет t_п.в. , предоставляемое коммутационным узлом для восстановления запирающих свойств силового тиристора. Условие, необходимое для запирания тиристора следует считать выполненным, если t_п.в.> t_в , где t_в – паспортное время выключения (восстановления запирающих свойств) тиристора.

Особенностью схем узлов параллельной коммутации является то, что на этапе протекания коммутационного процесса запирания силового тиристора элементы коммутации создают связь нагрузки с источником питания и нагрузка продолжает потреблять энергию от источника питания до окончания процесса коммутации.

4.2. Узлы последовательной коммутации

В последовательный КУ элементы коммутации подключаются последовательно силовому тиристору и нагрузке (рисунок 4.2).

В этих схемах коммутирующий конденсатор при отпирании тиристора VS_к через диод VD_o подключается к силовому тиристору VS_к . На рисунке 3.8.б в цепь входит также конденсатор большой емкости С1, заряженный до напряжения 0.5Е. Под действием тока конденсатора С_к ток через тиристор VS_к быстро спадает до нуля и к нему прикладывается обратное напряжение. При этом ток нагрузки замыкается через обратный диод VD_o .

Рисунок 4.2

С отпиранием VS_к в схеме создается колебательный контур L_к–С_к , в котором следует процесс перезаряда конденсатора. В схеме а) в контур коммутации входит также источник питания Е, а в схеме б) конденсатор большой емкости С2, заряженный до напряжения 0.5Е.В колебательном контуре схем следует процесс колебательного перезаряда С_к от начального напряжения U(0) (рисунке 3.9). На силовом тиристоре с помощью С_к поддерживается обратное напряжение U_обр, необходимое для его запирания. Время действия обратного напряжения определяется интервалом, в течение которого изменяющееся в процессе перезаряда напряжение на конденсаторе достигнет некоторого уровня напряжения U_у, являющегося параметром схемы. В схеме а) конденсатор С_к в процессе перезаряда подключается параллельно тиристору VS_с проводящими тиристором VS_к диодом VD_o , в связи с чем обратное напряжение на силовой тиристор действует до момента перехода через нуль напряжения на конденсаторе и U_у=0. В схеме б) в цепь подачи обратного напряжения на VS_с входит конденсатор С1, заряженный до напряжения 0.5Е, вследствие чего обратное напряжение на силовом тиристоре будет присутствовать при изменении напряжения на конденсаторе С_к от U(0) до 0.5Е, т.е. U_у=0.5Е.

В схемах а) и б) элементы коммутации включены последовательно силовому тиристору и нагрузке, в связи с чем на этапе коммутационного процесса нагрузка оказывается отделённой от источника питания конденсатора запираемым силовым тиристором и она не получает энергию ни от источника питания ни от конденсатора. Напряжение на нагрузке в этих схемах становится равным нулю с момента отпирания коммутирующего тиристора.