Современные силовые запираемые тиристоры

Со времени появления первого тиристора технология их производства и конструкция постоянно совершенствовались, при этом улучшались их эксплуатационные параметры. Основной недостаток первых разработанных тиристоров (GTO) заключался в необходимости применения защитных RC-цепей, включаемых параллельно тиристору, с целью снижения скорости нарастания прямого напряжения du/dt в момент выключения. Повышение частоты коммутации приводило к значительным потерям в этих цепях, поэтому на практике тиристоры коммутировались с частотой не более 250–300 Гц.

Другой недостаток – необходимость в мощном запирающем импульсе, что значительно усложняло цепи формирования управляющих импульсов и приводило к значительному возрастанию мощности управления.

Сделав тиристор нечувствительным к скорости du/dt, производители получили бы возможность отказаться от RC-цепи. Именно это и было реализовано в конструкции тиристора GCT (Gate Commutated Thyristor).

Основной особенностью тиристоров GCT является быстрое выключение, которое достигается как изменением принципа управления, так и совершенствованием конструкции прибора. Быстрое выключение реализуется превращением тиристорной структуры в транзисторную при запирании прибора, что делает прибор нечувствительным к скорости du/dt.

Тиристоры GTO и GCT выпускают фирмы Mitsubishi, ABB, российское предприятие ОАО «Электровыпрямитель». Приборы рассчитаны на напряжение до 4500 В и ток до 4000 А.

Следующим крупным достижением в технологии производства запираемых тиристоров стала разработка тиристора с интегрированным блоком управления (драйвером) (Integrated Gate-Commutated Thyristor- IGCT), при этом мощность, необходимая для управления, была снижена в 5 раз по сравнению с GTO. При интегрированном блоке управления катодный ток снижается до того, как анодное напряжение начинает увеличиваться. Это достигается за счет очень низкой индуктивности цепи управляющего электрода, реализуемой путем коаксиального соединения управляющего электрода с многослойной платой блока управления. В результате стало возможным достигнуть значения скорости выключаемого тока 4 кА/мкс. В момент, когда катодный ток становится равным нулю, оставшийся анодный ток переходит в блок управления, который имеет в этот момент низкое сопротивление. За счет этого потребление энергии блоком управления минимизируется. Тиристор переходит при запирании из p-n-p-n состояния в p-n-p режим за 1мкс, и дальнейшее выключение происходит полностью в транзисторном режиме.

Новые приборы IGCT способны работать с частотами переключения от

500 Гц до 2 кГц, что позволяет применять их в мощных частотно- регулируемых электроприводах с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения (ШИМ).

Основной производитель IGCT — фирма ABB. Параметры тиристоров по напряжению: 4500 В, 6000 В; по току: 3000 А, 4000 А.

Таблица 1.1 - Сравнительный анализ выпускаемых тиристоров

Тип прибора	Преимущества	Недостатки	Области применения
Триодный тиристор SCR	Самые низкие потери во включенном состоянии. Самая высокая перегрузочная способность. Высокая надежность. Легко соединяются параллельно и последовательно.	Не способен к принудительному запиранию по управляющему электроду. Низкая рабочая частота.	Привод постоянного тока; мощные источники питания; сварка; плавление и нагрев; статические компенсаторы; ключи переменного тока
GTO	Способность к управляемому запиранию. Сравнительно высокая перегрузочная способность. Возможность последовательного соединения. Рабочие частоты до 250 Гц при напряжении до 4 кВ	Высокие потери во включенном состоянии. Очень большие потери в системе управления. Сложные системы формирования управляющих импульсов. Большие потери на переключение.	Электропривод; статические компенсаторы; реактивные мощности; системы бесперебойного питания; индукционный нагрев
IGCT	Способность к управляемому запиранию. Перегрузочная способность та же, что и у GTO. Низкие потери во включенном состоянии на переключение. Рабочая частота до единиц., кГц. Встроенный блок управления (драйвер). Возможность последовательного соединения.	Не выявлены из-за отсутствия опыта эксплуатации	Мощные источники питания (инверторная и выпрямительная подстанции линий передач постоянного тока); электропривод (инверторы напряжения для преобразователей частоты и электроприводов различного назначения)

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 251; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!