Импульсное регулирование напряжения в силовой цепи с помощью тиристоров
 

В настоящее время наиболее перспективными приборами для бесконтактного регулирования тока в силовых цепях являются управляемые вентили (тиристоры). Они имеют небольшие габариты и вес, высокий коэффициент полезного действия, малую мощность управления и очень большое быстродействие. По сравнению с полупроводниковыми триодами (транзисторами) их можно изготовить на значительно большие напряжения и токи. Уже сейчас серийно выпускаются управляемые вентили с допустимым амплитудным напряжением 1000 в и средним значением прямого тока в режиме однополупериодного выпрямления 150 а. С помощью дополнительных устройств их можно соединять последовательно между собой и параллельно.

Рис. 203. Структура (а), схема включения (б) и характеристики (в) управляемого полупроводникового диода

Управляемые вентили состоят из четырех слоев полупроводника с тремя р-n -переходами (рис. 203, а). Они имеют два силовых зажима (анод А и катод К) и управляющий электрод УЭ. При отключенном УЭ и приложенном напряжении к зажимам анод — катод ток через анод практически не протекает. При этом если к вентилю приложено обратное напряжение, то запирающие слои образуются у крайних р—n-переходов, а при прямом напряжении запирают средний р—n-переход. Если в последнем

случае на УЭ подать положительный импульс (1—3 в), т. е. к УЭ приложить плюс, а к катоду минус (рис. 203, б), то средний р—n-переход теряет запирающие свойства, и по вентилю протекает прямой ток, ограниченный только сопротивлением внешней цепи Ry. Характеристики вентиля показаны на рис. 203, в. При обратном напряжении характеристика проходит, как у неуправляемого вентиля, в области положительных анодных напряжений Ua, форма характеристики определяется величиной тока в управляющем электроде. При отсутствии сигнала управления на УЭ повышение Ua

до значения переключения Uм вызывает незначительное повышение прямого тока (Iа). При Iм средний р—n-переход теряет запирающее свойство, и ток Iа резко повышается (точка а) и далее напряжение на вентиле резко снижается до очень малой величины, проходя точки а, б, в: при номинальном токе Iа оно составляет 0,5—1,5 в. Величина напряжения переключения снижается по мере увеличения тока в управляющем электроде Iуэ. При некотором значении Iуэо вентиль работает как неуправляемый.

Рабочее напряжение цепи с управляемым вентилем выбирают меньше UM, т. е. при Iуэ = 0 вентиль закрыт. Для его открывания достаточно через управляющий электрод пропустить открывающий импульс тока. Открытый вентиль не закроется и после прекращения Iуэ. Для его закрывания необходимо снизить прямой ток до некоторой весьма малой величины (тока удержания Iа уд). Практически закрывают управляемые вентили, кратковременно изменяя полярность напряжения на рабочих зажимах анод — катод.