制御整流器 - デバイス、スキーム、動作原理

制御整流器は、整流された AC 回路の出力電圧を調整するために使用されます。 LATR やレオスタットなど、整流器の後の出力電圧を制御する他の方法と同様に、制御整流器を使用すると、回路の信頼性が高く、より高い効率を実現できますが、これは LATR やレオスタットのレギュレーションを使用したレギュレーションでは言えません。

制御されたバルブを使用することは、より進歩的であり、はるかに面倒ではありません。サイリスタは制御されたバルブの役割に最適です。

初期状態では、サイリスタはロックされており、閉じた状態と開いた状態 (導通) の 2 つの安定状態が考えられます。電源電圧がサイリスタの下側動作点より高い場合、電流パルスが制御電極に印加されると、サイリスタは導通状態になり、その後制御電極に印加されるパルスはアノード電流に影響を与えません。いずれにせよ、つまり、制御回路はサイリスタを開くことのみを担当し、サイリスタを閉じることは担当しません。サイリスタの電力は大幅に増加すると言えます。

サイリスタをオフするには、そのアノード電流を減少させて保持電流以下にする必要があります。これは、電源電圧を下げるか、負荷抵抗を増やすことによって達成されます。

開状態のサイリスタは最大数百アンペアの電流を流すことができますが、同時にサイリスタは非常に慣性が高くなります。サイリスタのターンオン時間は 100 ns ～ 10 μs で、ターンオフ時間はその 10 倍の 1 μs ～ 100 μs です。

サイリスタが確実に動作するためには、コンポーネントのモデルに応じて、アノード電圧の上昇率が 10 ～ 500 V / μs を超えてはなりません。そうしないと、pn 接合を通る容量性電流の作用により誤ったスイッチングが発生する可能性があります。 。

誤ったスイッチングを避けるために、サイリスタの制御電極は常に抵抗器で分路されており、その抵抗値は通常 51 ～ 1500 オームの範囲にあります。

サイリスタに加えて、整流器の出力電圧を調整するために他のものも使用されます。 半導体デバイス: トライアック、ディニスタ、ロックイン サイリスタ。ダイニスターはアノードに印加される電圧によってオンになり、ダイオードのように 2 つの電極を持っています。

トライアックは、少なくともアノードに対して、少なくともカソードに対して制御パルスを含めることができることで区別されますが、サイリスタと同様に、これらのデバイスはすべて、アノード電流を保持電流未満の値に下げることによってオフになります。ロック可能なサイリスタに関しては、制御電極に逆極性の電流を印加することでロックできますが、ターンオフ時のゲインはターンオン時よりも10倍低くなります。

サイリスタ、トライアック、ディニスタ、制御可能サイリスタ - これらのデバイスはすべて、保護目的だけでなく、電圧と電力を調整および安定化するために電源や自動化回路で使用されます。

一般に、制御された整流回路ではダイオードの代わりにサイリスタが使用されます。単相ブリッジでは、ダイオードのスイッチング点とサイリスタのスイッチング点が異なり、それらの間に位相差があり、これは角度を考慮することで反映されます。

電源電圧は本質的に正弦波であるため、負荷電圧の DC 成分はこの角度に非線形に関係します。安定化整流器の後に接続される負荷電圧の DC 成分は、次の式で求められます。

サイリスタ制御整流器の制御特性は、ブリッジの位相 (スイッチオンの角度) から出力電圧の負荷依存性を示します。

誘導負荷の場合、サイリスタを流れる電流は長方形の形状になり、角度がゼロより大きい場合、負荷のインダクタンスによる自己誘導EMFの作用により電流が引き出されます。

この場合、グリッド電流の基本高調波は電圧に対して特定の角度だけシフトします。クランプを除去するには、ゼロ ダイオードを使用します。これを介して電流を閉じ、ブリッジの角度の半分未満のオフセットを与えることができます。

半導体の数を減らすために、彼らは非対称の制御可能な整流回路に頼っています。この回路では、中性ダイオードの代わりに一対のダイオードが使用されており、結果は同じです。

増幅回路ではサイリスタの使用も可能です。このようなスキームにより、より高い効率を達成できます。最小電圧はダイオードによって与えられ、増加した電圧はサイリスタを通じて供給されます。消費量が最大の場合、ダイオードは常に閉じており、サイリスタのスイッチング角度は常に 0 です。この回路の欠点は、追加のトランス巻線が必要なことです。