הפעלת מעגל הגנה למניעת נזקי Thyristor במהלך תנאי Fault

Thyristors, הידוע גם כ- סיליקון מבוקר (SCRs), הם מכשירים להחלפה יסודיים באלקטרוניקה כוח, בשימוש נרחב בכוננים מוטוריים, אספקת חשמל, בקרת תאורה, ו- AC / DC להמיר את יכולתם להתמודד עם מתחים גבוהים וזרמים עם הפסדים במצב נמוך על-ידי המדינה עושה אותם הכרחי.עם זאת, שלך הם רגישים לחלוטין לתנאי אשמה כגון overvoltage, על פני, על פני, קצב הנוכחי של מתח גבוה של לחץ דם קבוע, ולכן לא יכול להיות מחוסם של לחץ דם קבוע, אך לא מתאים, ללא צורך, ללא תקלות מעגל קבוע, אך ורקמות, אך ורקמות, ללא צורך, ללא צורך קבוע, ללא תקלות, ללא תקלות, ללא תקלות, ללא צורך קבוע, או חסימת לחץ דם קבוע, ללא צורך, ללא צורך, או חסימת מעגל קבוע, ללא צורך, ללא צורך, ללא צורך, ללא תקלות, ללא תקלות, ללא צורך, ללא תקלות, או חסימת מעגל קבוע, ללא מגבלות קבוע, ללא צורך קבוע, ללא תקלות, ללא צורך קבוע, אלא תכנון קבוע, או חסימת מערכת הגנה מוגבלת, ללא מגבלות קבוע, ללא צורך, ללא תקלות, ללא מגבלות קבוע, ללא צורך, אלא תכנון מוגבל, ללא מגבלות קבוע, אלא תכנון מוגבל, אלא תכנון מוגבל,

הבנת תנאי ה- Thyristor Fault

כדי לעצב הגנה יעילה, מהנדסים חייבים קודם להבין את האופי של הפגמים המאיימים על השחקים.פוחיות בדרך כלל נובעים מאירועים חשמליים לא נורמליים במעגל, כגון עומסים, הפרעות אספקת חשמל, התקפי ברקים או כישלונות רכיב.

Overvoltage Faults

(התערות מתרחשת כאשר המתח החל עולה על דירוג המתח המקסימלי של המכשול (VirFLT:0DRMIRFLT:1 או VIRFLT:2RRMIRLT 3: 3) זה יכול לקרות במהלך מעבר טראנסים, משקעים אספקה חוזרים, או כאשר מחלימים מהחלמה לאחור.

Faults

(התקפיות) עולות מעומסים, מעגלים קצרים, או תנאי ירי-דרך (לכתמיך יש דירוג ממוצע מקסימלי (IFLT:0T(AV) LT:1) ושיא שאינו מפוספס כיום (IFLT:2TSMFLT 3: 3) כאשר הנוכחי עולה על הגבולות האלה, ההתנסויות המוגזמות במהירות גבוהה יותר של חום הרחם (IFir) וטמפרטורה קצרה כל כך קצרה של 3.

תנאי DV/dt ו- di/dt

Thyristors רגישים לשיעור השינוי של המתח (dV / dt) על פני מסוף aode-cathode. A גבוה dV / dt יכול לגרום זרם קיבוליבי דרך קיבול הצומת, אשר עשוי לגרום את המסטר ללא אות מסך מסך - הידוע גם DV / dt מעורר. זה יכול להוביל להתנהגות בלתי מכוונת ופגמים.

קיצור של Short-Circuit Faults

מעגלים קצרים מציגים את הלחץ החמור ביותר.כאשר נתיב של התנגדות נמוכה מופיע מעבר למקדש, הזרם יכול לעלות לרמות גבוהות מאוד (אלפי חתימות) בתוך מיקרו-שניות.ההמקדש חייב לחסום את המתח הפוך או לבצע את השבר הנוכחי עד מכשיר מגן מנקה את האשמה.

אסטרטגיות הגנת מעגל

מעגלים הגנה מקטינים את ההשפעות של תקלות המתוארות לעיל.תוכנית הגנה מקיפה משלבת טכניקות מרובות, כל אחת מהן מתייחסת למנגנון כשל ספציפי.אסטרטגיות הראשיות כוללות מעגלים עצביים, קלפיית יתר, הגבלת יתר של זמן והגנה על השער.

סנובבר מעגלי

מעגלים סנובר הם ההגנה הנפוצה ביותר עבור שלךריסים נגד מתח טראנסים ו dV / dV / dt. a בסיסי RC snubber מורכב מהתנגדות (R) ו capacitor (C) המחוברים על פני הפרשות aode-cathode טרמינלים (הכוח של Racitor) לספוג אנרגיה ממתחים ומגביל את שיעור עליית המתח.

הגנה על Overvoltage Protection

כדי להקליד את הספייקים ואת הגבלת תנאי הטיפוח, מעצבים משתמשים מדכאי מתח טרנסיטיביים (TVS), varistors מתכת-oxide (MOVs), ו פערים ניצוצות. MOVs הם מתנגדים תלויים מתחים אשר מבצעים במידה רבה כאשר המתח עולה על פערי הראייה הטכנית שלהם (מפרק) הם ממוקמים במקביל עם המדרגת אנרגיה נמוכה, טלוויזיה, דידות של S מספקות תגובה מהירה יותר ומהירות של 2.

הגנה עדכנית

הגנה עדכנית דורשת מכשירים מהירים להפריע לזרם מוגזם לפני שהמשיח מגיע למגבלה התרמית שלו. Semiconductor ממזגים (ממזגים מהירים) הם הפתרון המועדף עליהם, יש להם דירוגים I2t התואמים למגרש של Thyristor, אך הפתיל חייב לנקות את השבר בתוך כמה מ"מ לשנייה, סדרה של התנגדות או טמפרטורה חיובית (C) יכול לשמש את האטמוספירה הנוכחית שלך רק עבור התיאום המהיר שלך.

הגנה על שער

צומת השער נפגע בקלות על ידי מתח הפוך, או גבוה dV / dV / dV / dV / dt. a שער הגנה מעגל בדרך כלל כולל התנגדות שער (RibFLT:0gigtureFLT:1) כדי להגביל את שער הנוכחי ו zener diode או TVR על פני שער השער מסופית כדי לדגום.

עיצוב מעגל הגנה יעיל

תכנון מעגל הגנה דורש גישה שיטתית שמתחילה בניתוח מעמיק של תנאי התפעול של היישום, תרחישי אשמה ודירוגי Thyristor.הצעדים הבאים מספקים מסגרת:

שלב 1: מערכת Define System Parameters

(ה) [ה]] [ה]] [ה]], [ה], [ה],] [ה], [ה]], [ה],] [ה]], [ה]], [ה], [ה], [ה], [ה]], [ה'], [ה']], [ה']'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

שלב 2: בחירת סנובבר Components

(ה) ⁇ ערך ה-Facitor הנשרות באמצעות הנוסחה: C=IFLT:0loadsFLT 1 × (dV/dtcioFLT:2crituaFLT 3) / (VFLT:4PakFLT) - פחות מ- 0 {\displaystyle Cp {i=F {i}}, לעומת ה-F=D2=D2=D)?

שלב 3: בחרו את Overvoltage Suppressors

(הופנה מהדף VFIRLT) ,(0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שלב 4: לתאם הגנה על פני פנים

חישוב הפתיל הנדרש I2t: זה חייב להיות פחות מאשר המכשול I2t. המתח הפתיח מדורג חייב להיות לפחות את מתח המערכת. השתמש מוליכים למחצה מהירים אולטרה-ארוכים מיצרנים כמו Bussmann, פראז Shawmut, או Littelfuse. Place את הפתיחת בסדרה עם המחוקק.

שלב 5: יישום הגנה על שער

הוסף התנגדות שער של 10 ⁇ ל 100 ⁇ (בהתאם לכונן השער) ו 5 V עד 10 V zener diode על פני השער-cathode. a Small capacitor (0.1 μF) ניתן להוסיף על פני שער-cathode כדי לסנן רעש, אבל להבטיח כי זה לא מעכב את שער הפוך על יתר.

שלב 6: סימולציה ומבחן

מודל המעגל ב SPICE או כלי דומה לאמת את ביצועי ההגנה בתנאים פגומים. בנה אבטיפוס ולבצע בדיקות זריקות שגויות: ליישם דופקים על פני מתח, מעגלים קצרים, ו- dV / dV גבוה. Monitor את טמפרטורת המסטר ולוודא כי מעגלי ההגנה מגבילים את הלחץ בתוך שולי בטיחות.

יישום מעשי ועיסוקים טובים ביותר

כאשר פריסת מעגלי הגנה במערכות בעולם האמיתי, כמה שיקולים מעשיים יכולים לשפר את הביצועים והאמינות:

  • (ב) [ה-]0]PCB Layoutcio: 1 שמור על רכיבי הגנה קרוב ל- Yourristor כדי למזער את החדירה הטפילית.
  • (FLT:0) ניהול רב-האדמיר: 1FLT:1 , Nubber מתנגדים ו- MOVs dissipate חום.להבטיח שטח נחושת הולם או חום.
  • (FLT:0) Redundancy:FLT:1 ביישומים קריטיים (למשל, כונן תעשייתי, ציוד רפואי), להשתמש בנתיבי הגנה מקודמים, כגון מקבילה MOVs או שני פתיפים בסדרה.
  • (FLT:0)Monitoring and Diagnostics: VisalFLT:1) מעגלי זיהוי פגמים כי תחושה כאשר מכשיר הגנה פעל (למשל, מחוון מתפתל, מנטרף MOV הנוכחי לפקח).
  • (ב) ,0) ודרינג נוכחי: חליל 1 (לרפא את חג המולדים באין יותר מ 80% מהדירוגים המרביים שלהם כדי לספק שולי עבור טראנסים.
  • (FLT:0) Soft-Start ו-Pre-charge:cioFLT:1 , בעומסים קיבוליים, השתמש במעגל טרום תשלום כדי להגביל את הלחץ הנוכחי ולמנוע לחץ די / חת. סדרה התנגדות כי הוא מחוספס לאחר ההפעלה יכול להיות יעיל.
  • (FLT:0)Gate Driveations:FLT:1hil השתמש נהג שער המספק דופק חזק ומהיר שער כדי להבטיח את התפנית אחידה ולהפחית את הלחץ של הנעת השער המסולפת גם להגן על הצד הבקרה מפני תקלות.

דוגמה של מעגל הגנה טיפוסי עבור מברשות כוח בינוני (למשל, 50 A, 600 V) כולל: RC snubber של 0.47 μF / 100 ⁇ , 20 מ"מ MOV עם מתח קלפי 700 V, 50 A אולטרה-fast , ושער zener של 10 V. עבור מערכת 1000 V, להשתמש שתי סדרות מחובר עם מתח גבוה יותר וקצב גבוה יותר.

טכניקות הגנה מתקדמות

עבור מערכות אמינות גבוהה, מהנדסים עשויים לשלב שיטות הגנה מתוחכמות יותר:

Active Clamp Circuits

קלפיות פעילה משתמשת ב- transistor או במקדש עצמו כדי להסיט את האנרגיה של האשמה.לדוגמה, מעגל צובר מפטר את המקדש משני לקיצור ההיצע, מה שגורם למזג האוויר במעלה הזרם לפוצץ.טכניקה זו משמשת באספקת חשמל כדי להגן על עומסים רגישים.

הגנה דיגיטלית עם מיקרו-בקר

במערכות מודרניות, מיקרובקר עוקב אחר מתח, הנוכחי, וחיישנים טמפרטורה.כאשר זוהה תקלה, זה חוסם במהירות את אות השער וטיולים ממסר או איש קשר. גישה זו מאפשרת סף הגנה גמישה ומיקום. עם זאת, זמן התגובה חייב להיות בתוך מיקרו-שניות עבור תקלות מהירות; עבור overcurrent, קופרטור חומרה ייעודי הוא לעתים קרובות מהיר יותר.

עיצובים ללא חתימות

כמה מתלמידי חג המולד המודרניים מתוכננים עם יכולת משופרת של dV / dt, המאפשרת הפעלה ללא נחירות במעגלים מסוימים נמוך-חינוך, עם זאת, זה רק רצוי כאשר המערכת היא מוכר היטב ו transients הם נמוך.

בדיקות ואימות

אין מעגל הגנה יכול להיחשב יעיל ללא בדיקה מעמיקה.בדיקות מפתח כוללות:

  • (ב) עיין בפרשת [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]
  • (ב) ,0) מבחן האבוטציה: 1FLT:1 מתח הזרקת מעלה 20% מעל הדירוג של המחוקק ולהבטיח את הדגימות של MOV ואת החניכה מדכאת dV / dt.
  • (ב) ,0) מבחן הירומאלי: 1FLT: לרוץ את המעגל במלוא העומס ומדכא את טמפרטורת הצומת, לקבוע כי רכיבי ההגנה עצמם אינם חמים יתר על המידה.
  • (ב) ,0) מבחן סיום: 1FLT נושא את המערכת כדי לחזור על מחזורי תקלות כדי לבדוק את ההשפלה של MOVs או הפתיחות.

מסמך כל תוצאות הבדיקה והשוואה עם חישובים תיאורטיים. מעגל הגנה מעוצב היטב צריך לשרוד לפחות אירוע אחד ללא נזק למקדש, המאפשר למערכת להיות לאפוס לאחר החלפת הפתיל.

מסקנה

(הפעלת מעגלי הגנה חזקים חיונית למניעת נזק ל- Thyristors במהלך התנאים הקשים: עכשיו להבין את סוגי הפגמים - overvoltage, overcurrent, dV / dt, ועיגולים קצרים - והפעלה של אסטרטגיות כמו מעגלים עצביים, קלפי אלקטרוניקה overvoltage, סימולציות מהירות והגנה על שער, מהנדסים יכולים להגדיל באופן דרמטי את האמינות המערכת ולהרחיב את תוחלת החיים של עיצוב קפדני על ידי אופטימיזציה של רכיבי בקרה ובדיקה של מערכת ההפעלה שלך, וכן הלאה, כגון: