onetwoclick.ru
В рамках настоящего пункта рассматриваются устройства силовой электроники, предназначенные для включения или выключения нагрузки в цепи постоянного тока. С их помощью можно также регулировать среднее (или действующее) значение напряжения, изменяя соотношение между длительностью импульсов напряжения на нагрузке и длительностью пауз (т. е. осуществлять импульсное регулирование).
Преобразователи постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня, обеспечивающие регулирование постоянного напряжения на нагрузке, рассматриваются в другом подразделе.
Ранее основой мощных прерывателей постоянного тока служили незапираемые тиристоры. Такие прерыватели отличались сложностью схем.
В настоящее время для коммутаций в цепях постоянного тока широко используют полевые транзисторы, IGBT, запираемые тиристоры (Gate tuогТ thyristor — GTO), тиристоры с полевым управлением (MOScontrol thyristor — МСТ, для включения и выключения которых используются встроенные полевые транзисторы), а также, в некоторых случаях, биполярные транзисторы.
Современные силовые полупроводниковые приборы способны коммутировать ток в тысячи ампер и выдерживать напряжение в тысячи вольт.
По существу прерыватели постоянного тока представляют собой электронные ключи (к примеру, транзисторные), дополненные системами управления и элементами, обеспечивающими защиту силовых приборов.
Прерыватель на основе IGBT.
Обратимся к отечественному прерывателю (твердотельному реле) постоянного тока с малым временем срабатывания 5П59.10Ч3116012 (напряжение изоляции 4000 В, коммутируемое напряжение 0…1200 В, коммутируемый ток 160 А, остаточное напряжение во включенном состоянии 3 В, время включения не более 5 мкс, частота коммутации нагрузки до 10 Гц).
Для питания входной цепи рассматриваемого твердотельного реле необходимо использовать источник с напряжением Unum гальванически связанный с входной цепью (питание по входу).
Для защиты от перенапряжений, возникающих при отключении нагрузки, имеющей индуктивность, используется внешний диод D. При выключении IGBT ток нагрузки замыкается через диод (в остальное время диод находится под обратным напряжением и не влияет на работу схемы).
Рассмотрим рекомендуемую схему включения (рис. 4.19) отечественного прерывателя (твердотельного реле) постоянного тока (напряжение изоляции 4000 В, коммутируемое напряжение 0…600 В, коммутируемый ток 120 А, остаточное напряжение во включенном состоянии 2,5 В).Реле имеет встроенный диод Dlt который обеспечивает, совместно с внешним диодом Х)3, защиту IGBT от перенапряжений.
Особенностью рассматриваемого реле является также использование источника питания с напряжением Unumi гальванически связанного с силовой цепью (питание по выходу).
Двуполярный прерыватель постоянного тока па полевых транзисторах.
Двуполярные прерыватели обеспечивают протекание положительного тока в двух направлениях. Они также способны коммутировать переменный ток.
Обратимся к рекомендуемой схеме включения (рис. 4.20) отечественного двуполярного прерывателя (биполярного твердотельного реле) 5П19.10П1 124 (напряжение изоляции 4000 В, коммутируемое напряжение —400…+400 В, коммутируемый ток 12 А, сопротивление во включенном состоянии 0,5 Ом).
При анализе схемы нужно учитывать, что структура каждого из полевых транзисторов Г, и Т2 содержит шунтирующий диод, как показано пунктиром (структуры силовых полевых транзисторов рассмотрены выше). Пунктир использован потому, что в подобных схемах диоды часто не показывают (но их наличие подразумевают).
Ток нагрузки при любой полярности входного напряжения протекает через один открытый транзистор и диод другого транзистора.
Для защиты транзисторов от перенапряжений применяется вариант с тор.
Управление реле осуществляется с помощью токового сигнала im.
