থাইরিস্টরস: অপারেশনের নীতি, নকশা, প্রকার এবং অন্তর্ভুক্তির পদ্ধতি

থাইরিস্টরের অপারেশনের নীতি

একটি থাইরিস্টর একটি পাওয়ার ইলেকট্রনিক, সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণযোগ্য সুইচ নয়। অতএব, কখনও কখনও প্রযুক্তিগত সাহিত্যে একে একক-অপারেশন থাইরিস্টর বলা হয়, যা শুধুমাত্র একটি নিয়ন্ত্রণ সংকেত দ্বারা পরিবাহী অবস্থায় পরিবর্তন করা যেতে পারে, অর্থাৎ এটি চালু করা যেতে পারে। এটি বন্ধ করতে (সরাসরি কারেন্ট অপারেশনে), সরাসরি কারেন্ট শূন্যে নেমে আসে তা নিশ্চিত করার জন্য বিশেষ ব্যবস্থা গ্রহণ করতে হবে।

একটি থাইরিস্টর সুইচ শুধুমাত্র এক দিকে কারেন্ট সঞ্চালন করতে পারে এবং বন্ধ অবস্থায় এটি সামনের দিকে এবং বিপরীত ভোল্টেজ উভয়ই সহ্য করতে সক্ষম।

থাইরিস্টরের একটি চার-স্তর p-n-p-n গঠন রয়েছে যার তিনটি লিড রয়েছে: অ্যানোড (A), ক্যাথোড (C) এবং গেট (G), যা চিত্রে দেখানো হয়েছে। 1

ভাত। 1. প্রচলিত থাইরিস্টর: ক) — প্রচলিত গ্রাফিক উপাধি; খ) — ভোল্ট-অ্যাম্পিয়ার বৈশিষ্ট্য।

ডুমুরে। 1b কন্ট্রোল কারেন্ট iG-এর বিভিন্ন মানের আউটপুট স্ট্যাটিক I — V বৈশিষ্ট্যের একটি পরিবার দেখায়। থাইরিস্টর চালু না করেই যে সীমিত ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে তার সর্বোচ্চ মান রয়েছে iG = 0।কারেন্ট বাড়ার সাথে সাথে iG থাইরিস্টর সহ্য করতে পারে এমন ভোল্টেজ হ্রাস করে। থাইরিস্টরের অন স্টেট শাখা II এর সাথে, অফ স্টেট শাখা I এর সাথে এবং স্যুইচিং প্রক্রিয়া শাখা III এর সাথে মিলে যায়। হোল্ডিং কারেন্ট বা হোল্ডিং কারেন্ট ন্যূনতম অনুমোদিত ফরওয়ার্ড কারেন্ট iA এর সমান যেখানে থাইরিস্টর সঞ্চালন করে। এই মানটি অন থাইরিস্টর জুড়ে ফরওয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপের ন্যূনতম সম্ভাব্য মানের সাথেও মিলে যায়।

শাখা IV বিপরীত ভোল্টেজের উপর ফুটো কারেন্টের নির্ভরতাকে প্রতিনিধিত্ব করে। যখন বিপরীত ভোল্টেজ UBO এর মান অতিক্রম করে, তখন বিপরীত কারেন্টে একটি তীক্ষ্ণ বৃদ্ধি শুরু হয়, যা থাইরিস্টরের ব্যর্থতার সাথে যুক্ত। ভাঙ্গনের প্রকৃতি একটি অপরিবর্তনীয় প্রক্রিয়া বা একটি সেমিকন্ডাক্টর জেনার ডায়োডের অপারেশনের অন্তর্নিহিত একটি তুষারপাত ভাঙ্গন প্রক্রিয়ার সাথে মিলিত হতে পারে।

থাইরিস্টর হল সবচেয়ে শক্তিশালী ইলেকট্রনিক সুইচ, যা 5 কেভি পর্যন্ত ভোল্টেজ সহ সার্কিট এবং 1 kHz এর বেশি না ফ্রিকোয়েন্সিতে 5 kA পর্যন্ত কারেন্ট স্যুইচ করতে সক্ষম।

thyristors এর নকশা ডুমুর দেখানো হয়. 2.

ভাত। 2. থাইরিস্টর বাক্সের নকশা: ক) — ট্যাবলেট; খ) - একটি পিন

ডিসি থাইরিস্টর

ক্যাথোডের সাপেক্ষে ইতিবাচক পোলারিটি সহ কন্ট্রোল সার্কিটে একটি কারেন্ট পালস প্রয়োগ করে একটি প্রচলিত থাইরিস্টর চালু করা হয়। টার্ন-অনের সময় ক্ষণস্থায়ী সময়কাল উল্লেখযোগ্যভাবে লোডের প্রকৃতি (সক্রিয়, প্রবর্তক, ইত্যাদি), নিয়ন্ত্রণ বর্তমান পালস iG এর প্রশস্ততা এবং বৃদ্ধির হার, থাইরিস্টরের অর্ধপরিবাহী কাঠামোর তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয়। প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ এবং লোড কারেন্ট।একটি থাইরিস্টর সম্বলিত সার্কিটে, ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ duAC/dt-এর বৃদ্ধির হারের কোনও অগ্রহণযোগ্য মান থাকা উচিত নয়, যেখানে থাইরিস্টরের স্বতঃস্ফূর্ত সক্রিয়করণ নিয়ন্ত্রণ সংকেত iG এবং রেট এর অনুপস্থিতিতে ঘটতে পারে। বর্তমান diA/dt থেকে বৃদ্ধি একই সময়ে, নিয়ন্ত্রণ সংকেতের ঢাল উচ্চ হতে হবে।

থাইরিস্টর বন্ধ করার উপায়গুলির মধ্যে, প্রাকৃতিক টার্ন-অফ (বা প্রাকৃতিক সুইচিং) এবং জোরপূর্বক (বা কৃত্রিম স্যুইচিং) এর মধ্যে পার্থক্য করা প্রথাগত। প্রাকৃতিক পরিবর্তন ঘটে যখন থাইরিস্টরগুলি বিকল্প সার্কিটে কাজ করে যখন বর্তমান শূন্যে নেমে আসে।

জোরপূর্বক স্যুইচিংয়ের পদ্ধতিগুলি খুব বৈচিত্র্যময়। তাদের মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ নিম্নলিখিতগুলি হল: একটি প্রি-চার্জড ক্যাপাসিটর সি-কে একটি সুইচ S (চিত্র 3, a); একটি প্রি-চার্জড ক্যাপাসিটর CK এর সাথে একটি LC সার্কিট সংযোগ করা (চিত্র 3 b); লোড সার্কিটে ক্ষণস্থায়ী প্রক্রিয়ার দোলক প্রকৃতির ব্যবহার (চিত্র 3, গ)।

ভাত। 3. থাইরিস্টরের কৃত্রিম পরিবর্তনের পদ্ধতি: ক) — চার্জড ক্যাপাসিটর সি এর মাধ্যমে; খ) — এলসি সার্কিটের দোলক স্রাবের মাধ্যমে; গ) — লোডের ওঠানামা প্রকৃতির কারণে

ডুমুর মধ্যে চিত্র অনুযায়ী পরিবর্তন করার সময়. 3 এবং বিপরীত পোলারিটির একটি সুইচিং ক্যাপাসিটরকে সংযোগ করা, উদাহরণস্বরূপ অন্য একটি সহায়ক থাইরিস্টরের সাথে, এটি পরিবাহী প্রধান থাইরিস্টরের সাথে নিঃসৃত হবে। যেহেতু ক্যাপাসিটরের ডিসচার্জ কারেন্ট থাইরিস্টরের ফরোয়ার্ড কারেন্টের বিপরীতে পরিচালিত হয়, তাই পরেরটি শূন্যে নেমে আসে এবং থাইরিস্টর বন্ধ হয়ে যায়।

ডুমুরের চিত্রে। 3, b, LC সার্কিটের সংযোগের ফলে সুইচিং ক্যাপাসিটর CK এর একটি দোদুল্যমান স্রাব ঘটে।এই ক্ষেত্রে, শুরুতে, স্রাব কারেন্ট থাইরিস্টরের মধ্য দিয়ে তার ফরোয়ার্ড কারেন্টের বিপরীতে প্রবাহিত হয়, যখন তারা সমান হয়ে যায়, থাইরিস্টর বন্ধ হয়ে যায়। এছাড়াও, এলসি-সার্কিটের কারেন্ট থাইরিস্টর ভিএস থেকে ডায়োড ভিডিতে যায়। ডায়োড ভিডির মধ্য দিয়ে লুপ কারেন্ট প্রবাহিত হওয়ার সাথে সাথে খোলা ডায়োড জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপের সমান একটি বিপরীত ভোল্টেজ থাইরিস্টর ভিএস-এ প্রয়োগ করা হবে।

ডুমুরের চিত্রে। 3, একটি জটিল RLC লোডের সাথে একটি thyristor VS সংযোগ করলে একটি ক্ষণস্থায়ী হবে। লোডের নির্দিষ্ট পরামিতিগুলির সাথে, এই প্রক্রিয়াটিতে লোড কারেন্টের পোলারিটির পরিবর্তন সহ একটি দোলক চরিত্র থাকতে পারে। এই ক্ষেত্রে, থাইরিস্টর ভিএস বন্ধ করার পরে, ডায়োড ভিডি চালু হয়, যা একটি কারেন্ট পরিচালনা করতে শুরু করে। বিপরীত মেরুতা। কখনও কখনও স্যুইচ করার এই পদ্ধতিটিকে আধা-প্রাকৃতিক বলা হয় কারণ এটি লোড কারেন্টের পোলারিটি পরিবর্তনের সাথে জড়িত।

এসি থাইরিস্টর

যখন থাইরিস্টর এসি সার্কিটের সাথে সংযুক্ত থাকে, তখন নিম্নলিখিত ক্রিয়াকলাপগুলি সম্ভব:

• সক্রিয় এবং সক্রিয়-প্রতিক্রিয়াশীল লোড সহ বৈদ্যুতিক সার্কিট চালু এবং বন্ধ করা;

• লোডের মাধ্যমে গড় এবং কার্যকর বর্তমান মানগুলির পরিবর্তন এই কারণে যে নিয়ন্ত্রণ সংকেতের সময় সামঞ্জস্য করা সম্ভব।

যেহেতু থাইরিস্টর সুইচ শুধুমাত্র একটি দিকে বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালনা করতে সক্ষম, তাই বিকল্প কারেন্ট থাইরিস্টর ব্যবহারের জন্য তাদের সমান্তরাল সংযোগ ব্যবহার করা হয় (চিত্র 4, ক)।

ভাত। 4. থাইরিস্টরস-এর সমান্তরাল বিরোধী সংযোগ (ক) এবং একটি সক্রিয় লোড সহ কারেন্টের আকৃতি (খ)

গড় এবং কার্যকর বর্তমান থাইরিস্টর VS1 এবং VS2 এ খোলার সংকেত প্রয়োগ করার সময় পরিবর্তনের কারণে পরিবর্তিত হয়, যেমন কোণ পরিবর্তন করে এবং (চিত্র 4, খ)।নিয়ন্ত্রণের সময় থাইরিস্টর VS1 এবং VS2 এর জন্য এই কোণের মান একই সাথে নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা দ্বারা পরিবর্তিত হয়। কোণটিকে থাইরিস্টরের নিয়ন্ত্রণ কোণ বা ফায়ারিং কোণ বলা হয়।

পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় ফেজ (চিত্র 4, a, b) এবং থাইরিস্টর নিয়ন্ত্রণ যার সাথে পালস প্রস্থ (চিত্র 4, c)।

ভাত। 5. লোড ভোল্টেজের ধরন: ক) — থাইরিস্টরের ফেজ নিয়ন্ত্রণ; b) — জোরপূর্বক পরিবর্তন সহ থাইরিস্টরের ফেজ নিয়ন্ত্রণ; গ) — পালস প্রস্থ থাইরিস্টর নিয়ন্ত্রণ

জোর করে কম্যুটেশনের সাথে থাইরিস্টর নিয়ন্ত্রণের ফেজ পদ্ধতিতে, কোণ এবং কোণ উভয় পরিবর্তন করে লোড কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব... বিশেষ নোড ব্যবহার করে বা সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রিত (লকিং) থাইরিস্টর ব্যবহার করে কৃত্রিম স্যুইচিং করা হয়।

Totkr সময় পালস প্রস্থ নিয়ন্ত্রণ (পালস প্রস্থ মড্যুলেশন — PWM), থাইরিস্টরগুলিতে একটি নিয়ন্ত্রণ সংকেত প্রয়োগ করা হয়, তারা খোলা থাকে এবং লোডের উপর ভোল্টেজ আন প্রয়োগ করা হয়। Tacr সময়, নিয়ন্ত্রণ সংকেত অনুপস্থিত এবং thyristors একটি অ-পরিবাহী অবস্থায় আছে. লোডে বর্তমানের RMS মান

যেখানে In.m — Tcl = 0 এ কারেন্ট লোড করুন।

থাইরিস্টরগুলির ফেজ কন্ট্রোল সহ লোডের বর্তমান বক্ররেখাটি অ-সাইনুসয়েডাল, যা সরবরাহ নেটওয়ার্কের ভোল্টেজের আকারের বিকৃতি ঘটায় এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ব্যাঘাতের প্রতি সংবেদনশীল গ্রাহকদের কাজে ব্যাঘাত ঘটায় - তথাকথিত ঘটে। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক অসঙ্গতি।

থাইরিস্টর লক করা

থাইরিস্টর হল সবচেয়ে শক্তিশালী ইলেকট্রনিক সুইচ যা উচ্চ ভোল্টেজ, উচ্চ কারেন্ট (উচ্চ কারেন্ট) সার্কিট পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়।যাইহোক, তাদের একটি উল্লেখযোগ্য ত্রুটি রয়েছে - অসম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা, যা এই সত্যে প্রকাশিত হয় যে তাদের বন্ধ করার জন্য, ফরোয়ার্ড কারেন্টকে শূন্যে হ্রাস করার জন্য শর্ত তৈরি করা প্রয়োজন। এটি অনেক ক্ষেত্রে থাইরিস্টর ব্যবহারকে সীমাবদ্ধ করে এবং জটিল করে তোলে।

এই ত্রুটি দূর করার জন্য, থাইরিস্টর তৈরি করা হয়েছে যেগুলি নিয়ন্ত্রণ ইলেক্ট্রোড জি থেকে একটি সংকেত দ্বারা লক করা হয়। এই ধরনের থাইরিস্টরগুলিকে গেট-অফ থাইরিস্টর (GTO) বা ডুয়াল-অপারেশন বলা হয়।

লকিং থাইরিস্টরস (জেডটি) এর একটি চার-স্তর p-p-p-p কাঠামো রয়েছে, তবে একই সাথে বেশ কয়েকটি উল্লেখযোগ্য নকশা বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা তাদের প্রথাগত থাইরিস্টর থেকে সম্পূর্ণ আলাদা দেয় - সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণযোগ্যতার সম্পত্তি। সামনের দিকে টার্ন-অফ থাইরিস্টরগুলির স্ট্যাটিক I-V বৈশিষ্ট্যটি প্রচলিত থাইরিস্টরগুলির I-V বৈশিষ্ট্যের অনুরূপ। যাইহোক, লক-ইন থাইরিস্টর সাধারণত বড় রিভার্স ভোল্টেজগুলিকে ব্লক করতে পারে না এবং প্রায়শই একটি অ্যান্টি-প্যারালাল ডায়োডের সাথে সংযুক্ত থাকে। উপরন্তু, লক-ইন thyristors উল্লেখযোগ্য ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। লকিং থাইরিস্টর বন্ধ করার জন্য, ক্লোজিং ইলেক্ট্রোডের সার্কিটে নেতিবাচক কারেন্টের একটি শক্তিশালী পালস (ধ্রুবক অফ কারেন্টের মানের সাথে প্রায় 1: 5) প্রয়োগ করা প্রয়োজন, তবে অল্প সময়ের সাথে (10- 100 μs)।

প্রচলিত থাইরিস্টরের তুলনায় লক-ইন থাইরিস্টরের কাটঅফ ভোল্টেজ এবং স্রোত (প্রায় 20-30%) কম থাকে।

thyristors প্রধান ধরনের

লক-ইন থাইরিস্টর ব্যতীত, বিভিন্ন ধরণের থাইরিস্টরগুলির একটি বিস্তৃত পরিসর তৈরি করা হয়েছে, গতি, নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া, পরিবাহী অবস্থায় স্রোতের দিকনির্দেশ ইত্যাদিতে ভিন্নতা রয়েছে।তাদের মধ্যে, নিম্নলিখিত ধরনের উল্লেখ করা উচিত:

• থাইরিস্টর ডায়োড, যা একটি থাইরিস্টরের সমতুল্য একটি অ্যান্টি-প্যারালাল সংযুক্ত ডায়োডের সাথে (চিত্র 6.12, a);

• ডায়োড থাইরিস্টর (ডাইনিস্টর), একটি পরিবাহী অবস্থায় স্যুইচ করা যখন একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজের মাত্রা অতিক্রম করে, A এবং C এর মধ্যে প্রয়োগ করা হয় (চিত্র 6, b);

• থাইরিস্টর লকিং (চিত্র 6.12, গ);

• প্রতিসম থাইরিস্টর বা ট্রায়াক, যা দুটি অ্যান্টি-প্যারালাল সংযুক্ত থাইরিস্টরের সমতুল্য (চিত্র 6.12, ডি);

• উচ্চ-গতির বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল থাইরিস্টর (অফ টাইম 5-50 μs);

• ক্ষেত্র থাইরিস্টর, উদাহরণস্বরূপ, একটি থাইরিস্টরের সাথে একটি এমওএস ট্রানজিস্টরের সংমিশ্রণের উপর ভিত্তি করে;

• আলোক প্রবাহ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত অপটিক্যাল থাইরিস্টর।

ভাত। 6. থাইরিস্টরদের প্রচলিত গ্রাফিক উপাধি: ক) — থাইরিস্টর ডায়োড; খ) — ডায়োড থাইরিস্টর (ডাইনিস্টর); গ) — থাইরিস্টর লক করা; d) — triac

থাইরিস্টর সুরক্ষা

থাইরিস্টর হল ফরওয়ার্ড কারেন্ট diA/dt এবং ভোল্টেজ ড্রপ duAC/dt-এর বৃদ্ধির হারের জন্য গুরুত্বপূর্ণ ডিভাইস। থাইরিস্টর, ডায়োডের মতো, বিপরীত পুনরুদ্ধার কারেন্টের ঘটনা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যার তীক্ষ্ণ শূন্য থেকে ড্রপ একটি উচ্চ duAC/dt মান সহ ওভারভোল্টেজের সম্ভাবনাকে বাড়িয়ে তোলে। এই ধরনের ওভারভোল্টেজগুলি সার্কিটের প্রবর্তক উপাদানগুলিতে কারেন্টের আকস্মিক বাধার ফলাফল, সহ ছোট আবেশ স্থাপন. অতএব, বিভিন্ন CFTCP স্কিমগুলি সাধারণত থাইরিস্টরদের সুরক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়, যা গতিশীল মোডে diA/dt এবং duAC/dt-এর অগ্রহণযোগ্য মানগুলির বিরুদ্ধে সুরক্ষা প্রদান করে।

বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, অন্তর্ভুক্ত থাইরিস্টরের সার্কিটে অন্তর্ভুক্ত ভোল্টেজ উত্সগুলির অভ্যন্তরীণ ইন্ডাকটিভ প্রতিরোধের যথেষ্ট যাতে কোনও অতিরিক্ত ইন্ডাকট্যান্স এলএস চালু না হয়।অতএব, অনুশীলনে, প্রায়শই সিএফটিগুলির প্রয়োজন হয় যা ট্রিপিং সার্জেসের মাত্রা এবং গতি হ্রাস করে (চিত্র 7)।

ভাত। 7. সাধারণ thyristor সুরক্ষা সার্কিট

থাইরিস্টরের সাথে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত আরসি সার্কিটগুলি সাধারণত এই উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়। আরসি সার্কিটের বিভিন্ন সার্কিট পরিবর্তন এবং থাইরিস্টর ব্যবহারের বিভিন্ন অবস্থার জন্য তাদের পরামিতি গণনা করার পদ্ধতি রয়েছে।

লক-ইন থাইরিস্টরগুলির জন্য, সার্কিটগুলি সিএফটিটি ট্রানজিস্টরের মতো সার্কিটের মতো একটি সুইচিং পাথ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।