Técnicas de comutação de tiristores

Para ligar um tiristor, existem vários métodos de disparo nos quais um pulso de disparo é aplicado em seu terminal Gate. Da mesma forma, existem várias técnicas para desligar um tiristor, essas técnicas são chamadas de técnicas de comutação do tiristor. Isso pode ser feito trazendo o tiristor de volta ao estado de bloqueio direto a partir do estado de condução direta. Para trazer o tiristor para o estado de bloqueio direto, a corrente direta é reduzida abaixo do nível da corrente de retenção. Para fins de condicionamento e controle de energia, um tiristor condutor deve ser comutado adequadamente.

Neste tutorial, vamos explicar as várias técnicas de comutação do tiristor. Já explicamos sobre o tiristor e seus métodos de acionamento em nosso artigo anterior.

Existem basicamente duas técnicas de comutação por tiristor: natural e forçada. A técnica de comutação forçada é dividida em cinco categorias que são Classes A, B, C, D e E.

Abaixo está a classificação:

• Comutação Natural
• Comutação Forçada
  • Classe A: Comutação própria ou de carga
  • Classe B: Comutação de pulso ressonante
  • Classe C: Comutação Complementar
  • Classe D: Comutação de Impulso
  • Classe E: Comutação de pulso externo

Comutação Natural

A comutação natural ocorre apenas em circuitos CA e é assim chamada porque não requer nenhum circuito externo. Quando um ciclo positivo chega a zero e a corrente do ânodo é zero, imediatamente uma tensão reversa (ciclo negativo) é aplicada ao tiristor, fazendo com que o tiristor seja desligado.

Uma comutação natural ocorre em controladores de tensão CA, cicloconversores e retificadores controlados por fase.

Comutação Forçada

Como sabemos, não há corrente zero natural em circuitos CC como a comutação natural. Portanto, a Comutação Forçada é usada em circuitos CC e também é chamada de comutação CC. Requer elementos de comutação como indutância e capacitância para reduzir à força a corrente do ânodo do tiristor abaixo do valor da corrente de retenção, por isso é chamada de Comutação Forçada. Principalmente comutação forçada é usada em circuitos Chopper e Inversores. A comutação forçada é dividida em seis categorias, que são explicadas a seguir:

1. Classe A: Comutação própria ou de carga

A Classe A também é chamada de “Auto-Comutação” e é uma das técnicas mais utilizadas entre todas as técnicas de comutação de Tiristores. No circuito abaixo, o indutor, o capacitor e o resistor formam uma segunda ordem sob o circuito úmido.

Quando começamos a fornecer a tensão de entrada para o circuito, o tiristor não liga, pois requer um pulso de porta para ligar. Agora, quando o tiristor é ligado ou polarizado direto, a corrente flui através do indutor e carrega o capacitor até seu valor de pico ou igual à tensão de entrada. Agora, quando o capacitor fica totalmente carregado, a polaridade do indutor é invertida e o indutor começa a se opor ao fluxo de corrente. Devido a isso, a corrente de saída começa a diminuir e chegar a zero. Neste momento, a corrente está abaixo da corrente de retenção do tiristor, então o tiristor é desligado.

2. Classe B:

A comutação de classe B também é chamada de comutação de pulso ressonante. Há apenas uma pequena mudança entre o circuito da Classe B e Classe A. Na classe B, o circuito ressonante LC é conectado em paralelo, enquanto na Classe A está em série.

Agora, conforme aplicamos a tensão de entrada, o capacitor começa a carregar até a tensão de entrada (Vs) e o tiristor permanece com polarização reversa até que o pulso do gate seja aplicado. Quando aplicamos o pulso de porta, o tiristor liga e agora a corrente começa a fluir de ambos os lados. Mas, então, a corrente de carga constante flui através da resistência e indutância conectadas em série, devido à sua grande reatância.

Em seguida, uma corrente senoidal flui através do circuito ressonante LC para carregar o capacitor com a polaridade reversa. Assim, uma tensão reversa aparece através do tiristor, que faz com que a corrente Ic (corrente de comutação) para opor o fluxo do ânodo corrente I _A. Portanto, devido a esta corrente de comutação oposta, quando a corrente do ânodo está ficando menor do que a corrente de retenção, o tiristor é desligado.

3. Classe C:

A comutação de classe C também é chamada de Comutação Complementar. Como você pode ver no circuito abaixo, existem dois tiristores em paralelo, um é principal e outro é auxiliar.

Inicialmente, tanto o tiristor está na condição OFF e a tensão no capacitor também é zero. Agora, conforme o pulso do portão é aplicado ao tiristor principal, a corrente começará a fluir de dois caminhos, um é de R1-T1 e o segundo é R2-C-T1. Conseqüentemente, o capacitor também começa a carregar até o valor de pico igual à tensão de entrada com a polaridade da placa B positiva e da placa A negativa.

Agora, conforme o pulso do portão é aplicado ao Tiristor T2, ele liga e uma polaridade negativa da corrente aparece no Tiristor T1, fazendo com que T1 seja desligado. E o capacitor começa a carregar com a polaridade reversa. Podemos simplesmente dizer que quando T1 liga, desliga T2 e quando T2 liga, desliga T1.

4. Classe D:

A comutação de Classe D também é chamada de Comutação de Impulso ou Comutação de Tensão. Como classe C, o circuito de comutação Classe D também consiste em dois tiristores T1 e T2 e eles são nomeados como principal e auxiliar respectivamente. Aqui, diodo, indutor e tiristor auxiliar formam o circuito de comutação.

Inicialmente, o tiristor está no estado OFF e a tensão no capacitor C também é zero. Agora, conforme aplicamos a tensão de entrada e acionamos o Tiristor T1, a corrente de carga começa a fluir através dele. E, o capacitor começa a carregar com a polaridade da placa A negativa e da placa B positiva.

Agora, quando acionamos o tiristor auxiliar T2, o tiristor principal T1 é desligado e o capacitor começa a carregar com a polaridade oposta. Quando fica totalmente carregado, faz com que o Tiristor auxiliar T2 desligue, porque um capacitor não permite o fluxo de corrente através dele quando está totalmente carregado.

Portanto, a corrente de saída também será zero porque, neste estágio, ambos os tiristores estão desligados.

5. Classe E:

A comutação de Classe E também é chamada de Comutação de Pulso Externo. Agora, você pode ver no diagrama de circuito, o tiristor já está em polarização direta. Assim, ao dispararmos o tiristor, a corrente aparecerá na carga.

O capacitor no circuito é usado para a proteção dv / dt do tiristor e o transformador de pulso é usado para desligar o tiristor.

Agora, quando damos pulso através do transformador de pulso, uma corrente oposta fluirá na direção do cátodo. Esta corrente oposta se opõe ao fluxo da corrente do ânodo e se I _A - I _P <I _{H o} tiristor será desligado.

Onde I _A é a corrente do ânodo, I _P é a corrente de pulso e I _H é a corrente de retenção.