Способы формирования управляющих сигналов для тиристоров, их достоинства и недостатки.

Формировать управляющий сигнал для тиристора можно как от напряжения силовой цепи, так и с применением дополнительного источника питания. В тиристорных коммутаторах переменного тока часто используется способ формирования управляющего сигнала из напряжения источника питания силовой цепи. Схема реализации данного способа показана на рис. а. При замыкании ключа K в цепи управления протекает ток, мгновенное значение которого равно

где r_д – прямое сопротивление диода VD; r_ут – сопротивление цепи управления тиристора; Rб – балластное сопротивление, ограничивающее ток управления. Сигнал управления в данной схеме длительный, перекрывающий положительный полупериод напряжения или большую его часть (рис.б). В роли ключа К может быть контактный или бесконтактный элемент.

Уменьшить мощность, выделяющуюся в цепи управления тиристора, позволяет способ формирования отпирающего сигнала из анодного напряжения тиристора (рис. 2.10, а, б). От предыдущего данный способ отличается тем, что напряжение в цепи управления равно напряжению на тиристоре VS. В момент включения тиристора напряжение управления равно напряжению питающей сети Uу=e(t) без учета прямого тока утечки тиристора. После включения тиристора напряжение управления падает до величины прямого падения напряжения на открытом тиристоре. Таким образом, тиристор включается коротким импульсом, длительность которого определяется временем включения tвкл тиристора при определенной величине тока управления iу min. Если ключ К был замкнут к началу очередной положительной полуволны e, то длительность импульса тока управления или угол включения a определяется как: где iу min – минимальное значение импульса тока управления, обеспечивающего включение тиристора. Короткий управляющий импульс уменьшает мощность потерь в цепи управляющего электрода. Вместе с тем, данный способ включения достаточно надежен, так как управляющий сигнал не исчезает до момента включения тиристора. Описанные способы формирования сигналов управления тиристоров с использованием напряжения силовой цепи отличаются простотой схемных решений, не требующих дополнительного источника питания для управляющей цепи. Недостатком данного способа является электрическая связь силовой цепи со схемой управления тиристором. Этот недостаток устраняется при использовании фотоэлектрических преобразователей. Вариант схемы с тиристорным оптроном показан на рис. Вторым способом формирования сигналов управления тиристором является использование специального источника управляющих сигналов. Этот способ, при схемной реализации, может быть разделен на несколько вариантов. Сигнал управления может быть сформирован в виде длительного сигнала постоянного тока по схеме, приведенной на рис. 2.12, а, б.

Достоинством данного способа является простота и более широкие возможности подбора элементов цепи управления тиристором. Недостаток – электрическая связь силовой цепи с цепью управления тиристором.

Устранить основной недостаток предыдущей схемы можно, если формировать управляющий сигнал в виде короткого импульса или серии высокочастотных импульсов. В этом случае источник импульсных сигналов связывается с управляющим входом тиристора через импульсный трансформатор (ИТ). Схема и временные диаграммы работы цепи управления показаны на рис. 2.13, а, б. Одиночный импульс тока управления в ряде случаев не обеспечивает достаточную надежность включения тиристоров. Серия высокочастотных импульсов повышает надежность включения. Частота импульсов серии выбирается достаточно высокой, обычно в килогерцовом диапазоне, чтобы уменьшить погрешность угла включения тиристора, если отпирание происходит не первым импульсом серии.

Удобным схемным решением для связи источника управляющих сигналов с управляемым вентилем является использование тиристорных оптронов.