Коммутационные потери
Cтраница 4
 |
Симметричный тиристор, а - условное обозначение. б - схема полупроводниковой структуры. в - вольт-амперная характеристика. [46] |
Потери включения при работе тиристора на высокой частоте из-за конечной скорости распространения включенного состояния выделяются по площади р-п-р-п - струк-туры неоднородно, что ведет к неоднородному ее нагреву и соответственно к снижению допустимой нагрузки тиристора. С помощью HP можно ограничить и обратный ток ( пунктирная линия на рис. 1 - 8 6), снизив тем самым коммутационные потери выключения. Коммутационные потери становятся существенными и должны приниматься в расчет только в случае работы тиристора на повышенной и высокой частоте. [47]
 |
Однофазные мостовые инверторы. [48] |
VSi выключается при включении VS2 и наоборот; VSs при включении VSA и наоборот. Эта схема позволяет реализовать все способы формирования выходного напряжения, возможные в однофазном мостовом инверторе и показанные на рис. 3.31 и 3.33: однократную коммутацию без регулирования или с регулированием напряжения по длительности, многократную коммутацию с одно - или двухполярным напряжением на полупериоде. Однако многократная коммутация на полупериоде при показанном на рис. 3.34 способе запирания тиристоров используется редко из-за того, что при высокой частоте переключений сильно возрастают коммутационные потери. [49]
Потери включения при работе тиристора на высокой частоте из-за конечной скорости распространения включенного состояния выделяются по площади р-п-р-п - струк-туры неоднородно, что ведет к неоднородному ее нагреву и соответственно к снижению допустимой нагрузки тиристора. С помощью HP можно ограничить и обратный ток ( пунктирная линия на рис. 1 - 8 6), снизив тем самым коммутационные потери выключения. Коммутационные потери становятся существенными и должны приниматься в расчет только в случае работы тиристора на повышенной и высокой частоте. [50]
Расчет коммутационных потерь выполнен для транзистора, включенного по схеме ОЭ. Однако в количественном отношении между этими двумя схемами включения существует большое различие, обусловленное тем, что как было показано в § 5.1, переключение транзистора в схеме ОБ происходит в В раз быстрее, чем в схеме ОЭ. В результате коммутационные потери при включении в схеме ОБ значительно меньше, чем в схеме ОЭ, что позволяет увеличить допустимые токи. [51]
Ом-см и 51 см2, учитывая, что для кремния цпл ( 1350 см2 / ( В-с) л хр ж480см2 / ( В-с), получаем gVr3 7 - 10 - 4 Дж. Вт, если прямое напряжение на диоде в стационарном состоянии равно 1 В. Отсюда следует, что коммутационные потери энергии в диодах при включении пренебрежимо малы. [52]
Основные отличия в характере переходных процессов для мощных высоковолйтных транзисторов имеют место при малых напряжениях на коллекторе, когда транзистор переходит в режим квазинасыщения. Транзистор работает в активном режиме, и нарастание / к ( t) происходит в условиях относительно слабого изменения толщины базы. Точка 2 является границей активной / и квазинасыщенной / / областей ВАХ. Это, как правило, увеличивает длительность времени нарастания тока коллектора и коммутационные потери на стадии включения. [53]
Особенно желательно увеличение частоты коммутации до 4 - 6 кгц в системах с малоинерционными двигателями постоянного тока. Для повышения частоты в тиристорных ШИП рационально использовать многофазный принцип управления. Схемы с многофазным управлением и последовательной коммутацией могут быть созданы на базе-параллельного, последовательного и параллельно-последовательного соединения силовых тиристоров. В высоковольтных ШИП многофазное управление целесообразно сочетать с применением секционированного многоступенчатого источника питания. Это позволяет уменьшить коммутационные потери мощности, так как каждое гасящее устройство рассчитывается на напряжение одной ступени напряжения. [54]
Схема измерений показана на той же фиг. Кривая на этой фигуре дает величину потерь в зависимости от скорости вращения якоря. При неподвижном якоре имеют место только обычные тепловые потери. По мере увеличения скорости вращения якоря возникают добавочные коммутационные потери, которые в конце концов растут почти пропорционально скорости вращения якоря или частоте тока в проводниках его обмотки. [55]
В коммутирующих цепях преобразователя магнитные элементы и конденсаторы играют важную роль в накоплении, хранении и передаче энергии, а также фильтрации пульсаций выходного напряжения. Так как требуемые номиналы и геометрические размеры магнитных компонентов и конденсаторов уменьшаются с увеличением частоты, для достижения высокой удельной мощности преобразователя необходимо увеличение его рабочей частоты. Однако коммутирование индуктивной нагрузки на высоких частотах, как в случае импульсных преобразователей, влечет за собой большие выбросы напряжения и увеличение потерь в полупроводниковых приборах. Общепринятый метод уменьшения выбросов напряжения при коммутации заключается в использовании демпфирующих цепей. Типичная схема демпфирования показана на рис. 11.1. Важно заметить, что использование демпфирующих цепей не устраняет коммутационные потери и перегрузки в цепях преобразователя, а просто переносит их с полупроводниковых приборов на сами демпфирующие цепи. [56]
Принцип действия инверторов основывается на периодическом подключении нагрузки к источнику постоянного напряжения, в результате чего через нагрузку протекает переменный ток. В статических преобразователях коммутация тока осуществляется с помощью электронных приборов, работающих в ключевом режиме. При работе в этом режиме электронный прибор может находиться в одном из двух состояний: закрытом, когда анодный ( коллекторный) ток близок к нулю, или открытом, когда ток имеет максимальное значение, а напряжение на аноде ( коллекторе) близко к нулю. В первом и втором состояниях мощность, рассеиваемая на аноде ( коллекторе), мала. Переход электронного прибора из закрытого состояния в открытое и обратно ( коммутация) происходит очень быстро, так что коммутационные потери на аноде ( коллекторе) малы. Малость потерь мощности на электронном приборе в ключевом режиме обусловливает высокий КПД инверторов, который обычно составляет 80 - 90 % и более. [57]
В заключение настоящей главы обратим внимание еще на два обстоятельства. Во-первых, коммутационные потери возрастают с увеличением температуры полупроводниковой структуры диода в основном из-за роста времени жизни дырок в л-базе. Во-вторых, потери при обратном восстановлении в диодах возрастают, если характер нагрузки изменяется с активного на индуктивный. При индуктивном характере нагрузки в цепи диода напряжение источника опережает по фазе ток через диод, как это показано на рис, 2.23. Вследствие этого при одной и той же форме обратного тока через диод на этапе спада ( при tt) коммутационные потеря при индуктивном характере нагрузки возрастают из-за роста обратного напряжения на диоде до более высоких значений, чем в случае активной нагрузки. В действительности форма обратного тока через диод на этапе его спада при индуктивном характере нагрузки видоизменяется, а обратное напряжение на диоде может превысить напряжение источника из-за перенапряжений, возникающих в индуктивных элементах цепи. Коммутационные потери в диодах при этом также возрастают. [58]
Страницы: 1 2 3 4