पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में थाइरिस्टर कम्यूटेशन मेथड्स

के सबसे कनवर्टर उपकरण और स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति का उपयोग करें बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स उच्च-आवृत्ति रेटिंग्स में उच्च आवृत्ति स्विचिंग संचालन के लिए thyristors, MOSFET, और अन्य पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस जैसे घटक। उन थियोरिस्टर्स पर विचार करें जिन्हें हम कई अनुप्रयोगों में अक्सर स्विच करने योग्य स्विच के रूप में उपयोग करते हैं। इन thyristors स्विच को चालू और बंद करने के लिए आवश्यक स्विच का उपयोग करते हैं। थायरिस्टर्स पर स्विच करने के लिए, थाइरिस्टर ट्रिगरिंग विधियों को कहा जाता है। इसी तरह, थायरिस्टर्स को बंद करने के लिए, थाइरिस्टोर्स कम्यूटेशन मेथड या तकनीक नामक तरीके हैं। Thyristor कम्यूटेशन तकनीकों पर चर्चा करने से पहले, हमें thyristor मूल बातें जैसे thyristor, thyristor ऑपरेशन, विभिन्न प्रकार के thyristors और thyristor टर्न-ऑन विधियों के बारे में कुछ पता होना चाहिए।

क्या एक Thyristor है?

वैकल्पिक एन और पी-प्रकार की सामग्री की चार परतों से युक्त दो से चार प्रमुख अर्धचालक उपकरण थायरिस्टर्स कहलाते हैं। ये आम तौर पर द्वि-स्थिर स्विच के रूप में उपयोग किए जाते हैं जो केवल तब संचालन करेंगे जब थाइरिस्टर के गेट टर्मिनल को ट्रिगर किया जाता है। एक थाइरिस्टर को सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर या एससीआर भी कहा जाता है।

thyristor

एससीआर का कम्यूटेशन क्या है?

कम्यूटेशन एक एससीआर की बारी विधि के अलावा कुछ भी नहीं है। यह एक विधि है जिसका उपयोग राज्य से ऑफ राज्य में SCR या थाइरिस्टर लाने के लिए किया जाता है। हम जानते हैं कि एक एससीआर एक गेट सिग्नल का उपयोग करके सक्रिय किया जा सकता है, जब यह फॉरवर्डिंग बायस में होता है। लेकिन जब पावर कंडीशनिंग को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक हो तो SCR को बंद करना होगा।

एससीआर के लिए कम्यूटेशन सर्किट

जब एक एससीआर आगे चालन के मोड में चलता है, तो उसका गेट टर्मिनल अपना नियंत्रण खो देता है। उसके लिए, thyristor / SCR को बंद करने के लिए कुछ अतिरिक्त सर्किट का उपयोग किया जाना चाहिए। तो, इस अतिरिक्त सर्किट को कम्यूटेशन सर्किट कहा जाता है।

तो यह शब्द मुख्य रूप से एक एई से दूसरे में वर्तमान को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। कम्यूटेशन का सर्किट मुख्य रूप से थायरिस्टर को बंद करने के लिए आगे की धारा को शून्य से कम कर देता है। इसलिए, निम्न शर्तों को पूरा होने के बाद thyristor को बंद करने के लिए संतुष्ट होना चाहिए।

• Thyristor या SCR के आगे वर्तमान को शून्य से घटाया जाना चाहिए अन्यथा होल्डिंग वर्तमान स्तर के तहत।
• इसकी आगे की अवरुद्ध स्थिति को ठीक करने के लिए SCR / thyristor में पर्याप्त रिवर्स वोल्टेज प्रदान किया जाना चाहिए।

एक बार एससीआर को चालू धारा को शून्य से घटाकर बंद कर दिया जाता है, फिर विभिन्न परतों के भीतर अधिशेष प्रभार वाहक मौजूद होते हैं। Thyristor के आगे अवरुद्ध स्थिति को ठीक करने के लिए, इन अधिशेष प्रभार वाहकों को पुनर्संयोजित किया जाना चाहिए। तो, यह पुनर्संयोजन विधि थायरिस्टर में एक रिवर्स वोल्टेज लागू करके गति कर सकती है।

थाइरिस्टर कम्यूटेशन मेथड्स

जैसा कि हमने ऊपर अध्ययन किया है, कम वोल्टेज कम अवधि वाली पल्स के साथ गेट टर्मिनल को चालू करके एक थाइरिस्टर चालू किया जा सकता है। लेकिन चालू करने के बाद, यह निरंतर संचालित होगा जब तक कि थाइरिस्टर रिवर्स बायस्ड या लोड करंट शून्य तक गिर जाता है। थायरिस्टर्स के इस निरंतर चालन से कुछ अनुप्रयोगों में समस्याएँ पैदा होती हैं। थाइरिस्टर को बंद करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया को कम्यूटेशन कहा जाता है। कम्यूटेशन प्रक्रिया द्वारा, थाइरिस्टर ऑपरेटिंग मोड को आगे के संचालन मोड से फॉरवर्ड ब्लॉकिंग मोड में बदल दिया जाता है। तो, बंद करने के लिए thyristor कम्यूटेशन विधियों या thyristor कम्यूटेशन तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

थियोरिस्टर्स की कम्यूटेशन तकनीकों को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:

• प्राकृतिक कम्यूटेशन
• मजबूरन कम्यूटेशन

प्राकृतिक कम्यूटेशन

आमतौर पर, अगर हम एसी की आपूर्ति पर विचार करते हैं, तो धनात्मक शिखर से ऋणात्मक शिखर पर जाते समय शून्य क्रॉसिंग लाइन से होकर प्रवाहित होगा। इस प्रकार, डिवाइस में एक रिवर्स वोल्टेज एक साथ दिखाई देगा, जो तुरंत थायरिस्टर को बंद कर देगा। इस प्रक्रिया को प्राकृतिक कम्यूटेशन कहा जाता है क्योंकि थाइरिस्टर को किसी भी बाहरी घटकों या सर्किट का उपयोग किए बिना स्वाभाविक रूप से बंद कर दिया जाता है या कम्यूटेशन प्रयोजनों के लिए आपूर्ति की जाती है।

प्राकृतिक कम्यूटेशन को एसी वोल्टेज कंट्रोलर, फेज-नियंत्रित रेक्टिफायर और साइक्लो कन्वर्टर्स में देखा जा सकता है।

मजबूरन कम्यूटेशन

Thyristor को SCR को उल्टा करके या सक्रिय या निष्क्रिय घटकों का उपयोग करके बंद किया जा सकता है। थायरॉस्टर करंट को करंट रखने के मान से कम किया जा सकता है। चूंकि थाइरिस्टर को जबरन बंद कर दिया जाता है, इसलिए इसे जबरन कम्यूटेशन प्रक्रिया कहा जाता है। बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स और बिजली के घटक जैसे कि अधिष्ठापन और समाई का उपयोग कम्यूटेशन उद्देश्यों के लिए कम्यूटिंग तत्वों के रूप में किया जाता है।

डीसी आपूर्ति का उपयोग करते समय मजबूर कम्यूटेशन देखा जा सकता है इसलिए इसे डीसी कम्यूटेशन भी कहा जाता है। मजबूर कम्यूटेशन प्रक्रिया के लिए उपयोग किए जाने वाले बाहरी सर्किट को कम्यूटेशन सर्किट कहा जाता है और इस सर्किट में उपयोग किए जाने वाले तत्वों को कम्यूटेटिंग तत्व कहा जाता है।

मजबूर कम्यूटेशन मेथड्स का वर्गीकरण

यहां, थाइरिस्टर कम्यूटेशन विधियों के वर्गीकरण की चर्चा नीचे की गई है। इसका वर्गीकरण मुख्य रूप से इस आधार पर किया जाता है कि क्या कम्यूटेशन की पल्स वोल्टेज पल्स की एक वर्तमान पल्स है, चाहे वह एससीआर के माध्यम से श्रृंखला / समानांतर में जुड़ा हो, कम्यूट किया जाना है, चाहे सिग्नल एक सहायक या मुख्य थाइरिस्टर के माध्यम से दिया गया हो, चाहे कम्यूटेशन के सर्किट को एक सहायक या मुख्य स्रोत से चार्ज किया जाता है। इनवर्टर का वर्गीकरण मुख्य रूप से कम्यूटेशन सिग्नल के स्थान के आधार पर किया जा सकता है। मजबूर कम्यूटेशन को विभिन्न तरीकों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• कक्षा ए: एक गूंजने वाले भार द्वारा आत्म-टिप्पणी
• कक्षा बी: एक नियंत्रण रेखा सर्किट द्वारा शुरू किया गया स्व
• क्लास सी: कोर एल-सी एक और लोड-ले जाने वाले एससीआर द्वारा स्विच किया गया
• कक्षा डी: सी या एल-सी एक सहायक एससीआर द्वारा स्विच किया गया
• कक्षा ई: कम्यूटेशन के लिए एक बाहरी पल्स स्रोत
• क्लास एफ: एसी लाइन कम्यूटेशन

कक्षा ए: एक अनुनाद लोड द्वारा स्व-प्रतिरक्षित

क्लास ए अक्सर इस्तेमाल किए जाने वाले थाइरिस्टर कम्यूटेशन तकनीकों में से एक है। यदि thyristor को चालू या चालू किया जाता है, तो एनोड करंट चार्ज होकर बहेगा संधारित्र सी सकारात्मक के रूप में डॉट के साथ। दूसरे क्रम के अंडर-डैम्प्ड सर्किट का गठन किया जाता है प्रारंभ करनेवाला या एसी रोकनेवाला , संधारित्र, और रोकनेवाला। यदि वर्तमान एससीआर के माध्यम से बनता है और आधा चक्र पूरा करता है, तो प्रारंभ करनेवाला प्रवाह रिवर्स दिशा में एससीआर के माध्यम से प्रवाह करेगा जो कि थाइरिस्टर को बंद कर देगा।

कक्षा ए थाइरिस्टर कम्यूटेशन विधि

Thyristor कम्यूटेशन या thyristor बंद करने के बाद, कैपेसिटर अपने चरम मूल्य से एक घातीय तरीके से रोकनेवाला के माध्यम से निर्वहन करना शुरू कर देगा। जब तक कैपेसिटर वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज के स्तर पर नहीं लौटता, तब तक थाइरिस्टर रिवर्स बायस स्थिति में होगा।

कक्षा बी: एक एल-सी सर्किट द्वारा संकलित स्व

क्लास ए और क्लास बी थाइरिस्टर कम्यूटेशन विधियों के बीच मुख्य अंतर यह है कि एलसी सीरीज़ के साथ सी ग्रेड में ए में जुड़ा होता है, जबकि एससीआर पर ट्रिगर करने से पहले क्लास बी में थाइरिस्टर के साथ समानांतर में, कैपेसिटर चार्ज किया जाता है (डॉट इंगित करता है) सकारात्मक)। यदि एससीआर को ट्रिगर किया जाता है या ट्रिगरिंग पल्स दिया जाता है, तो परिणामी वर्तमान में दो घटक होते हैं।

कक्षा बी थाइरिस्टर कम्यूटेशन विधि

आर-एल लोड के माध्यम से बहने वाले निरंतर लोड वर्तमान को लोड के साथ श्रृंखला में जुड़े बड़े रिएक्शन द्वारा सुनिश्चित किया जाता है जो कि एक फ्रीव्हेलिंग डायोड के साथ जुड़ा हुआ है। यदि साइनसोइडल वर्तमान गुंजयमान एल-सी सर्किट से बहता है, तो कैपेसिटर सी को आधे चक्र के अंत में नकारात्मक के रूप में डॉट के साथ चार्ज किया जाता है।

SCR के माध्यम से बहने वाली कुल धारा, नकारात्मक प्रवाह के एक छोटे से अंश के लिए लोड करंट के विपरीत SCR के माध्यम से बहने वाली धारा के साथ शून्य हो जाती है। यदि अनुनाद सर्किट करंट या रिवर्स करंट लोड करंट की तुलना में अधिक हो जाता है, तो SCR बंद हो जाएगा।

कक्षा सी: सी या एल-सी को एक और लोड कैरिंग एससीआर द्वारा स्विच किया गया

उपरोक्त thyristor कम्यूटेशन विधियों में, हमने केवल एक SCR का अवलोकन किया, लेकिन thyristor के इन वर्ग C कम्यूटेशन तकनीकों में, दो SCR होंगे। एक SCR को मुख्य thyristor के रूप में माना जाता है और दूसरा एक सहायक thyristor के रूप में। इस वर्गीकरण में, दोनों लोड लोड करने वाले मुख्य SCRs के रूप में कार्य कर सकते हैं और उन्हें अभिन्न कनवर्टर की आपूर्ति के लिए वर्तमान स्रोत का उपयोग करके संधारित्र के पार लोड के साथ चार SCRs के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है।

कक्षा सी थाइरिस्टर कम्यूटेशन विधि

यदि thyristor T2 ट्रिगर है, तो संधारित्र को चार्ज किया जाएगा। यदि thyristor T1 को ट्रिगर किया जाता है, तो संधारित्र निर्वहन करेगा और C का यह निर्वहन वर्तमान T2 में लोड करंट के प्रवाह का विरोध करेगा क्योंकि संधारित्र T1 के माध्यम से T2 के पार हो जाता है।

कक्षा डी: एल-सी या सी एक सहायक एससीआर द्वारा स्विच किया गया

क्लास C और क्लास D thyristor कम्यूटेशन विधियों को D में लोड करंट के साथ विभेदित किया जा सकता है: SCR में से केवल एक ही लोड करेंट को ले जाएगा, जबकि दूसरा सहायक thyristor के रूप में कार्य करेगा जबकि कक्षा C में दोनों SCR लोड लोड करंट को ले जाएगा। सहायक थाइरिस्टर में इसकी एनोड में एक रोकनेवाला होता है जो भार प्रतिरोध का लगभग दस गुना प्रतिरोध करता है।

कक्षा डी प्रकार

टा (सहायक थाइरिस्टर) को ट्रिगर करके संधारित्र को वोल्टेज की आपूर्ति करने के लिए चार्ज किया जाता है और फिर टा बंद हो जाएगा। अतिरिक्त वोल्टेज यदि कोई हो, तो इनपुट लाइनों में पर्याप्त प्रेरण के कारण डायोड-इन्वेस्टर-लोड सर्किट के माध्यम से छुट्टी दी जाएगी।

यदि Tm (मुख्य thyristor) को ट्रिगर किया जाता है, तो धारा दो रास्तों में प्रवाहित होगी: कम्यूटिंग करंट C-Tm-L-D पथ से होकर बहेगा, और लोड करंट प्रवाहित होगा। यदि संधारित्र पर आवेश उलट जाता है और उस स्तर पर डायोड का उपयोग करके आयोजित किया जाता है और यदि टा को फिर से ट्रिगर किया जाता है, तो संधारित्र के पार वोल्टेज टा के माध्यम से पूरे टीएम में दिखाई देगा। इस प्रकार, मुख्य thyristor टीएम बंद कर दिया जाएगा।

कक्षा ई: कम्यूटेशन के लिए बाहरी पल्स स्रोत

वर्ग ई थाइरिस्टर कम्यूटेशन तकनीकों के लिए, एक ट्रांसफार्मर संतृप्त नहीं हो सकता है (क्योंकि इसमें पर्याप्त लोहा और वायु अंतर है) और आपूर्ति वोल्टेज के साथ तुलना में एक छोटे वोल्टेज ड्रॉप के साथ लोड वर्तमान को ले जाने में सक्षम है। यदि thyristor टी ट्रिगर होता है, तो वर्तमान लोड और पल्स ट्रांसफार्मर के माध्यम से प्रवाह होगा।

कक्षा ई प्रकार

एक बाहरी पल्स जनरेटर का उपयोग एक सकारात्मक पल्स उत्पन्न करने के लिए किया जाता है जो कि पल्स ट्रांसफार्मर के माध्यम से थाइरिस्टर के कैथोड को आपूर्ति की जाती है। संधारित्र C को 1v के आसपास चार्ज किया जाता है और इसे टर्न-ऑफ पल्स अवधि के लिए शून्य प्रतिबाधा माना जाता है। थायरिस्टर के पार का वोल्टेज नाड़ी से उलटा होता है विद्युत ट्रांसफार्मर जो रिवर्स रिकवरी वर्तमान की आपूर्ति करता है, और आवश्यक मोड़-समय के लिए यह नकारात्मक वोल्टेज रखता है।

क्लास एफ: एसी लाइन कम्यूटेड

कक्षा एफ थाइरिस्टर कम्यूटेशन तकनीकों में, आपूर्ति के लिए एक वैकल्पिक वोल्टेज का उपयोग किया जाता है और, इस आपूर्ति के सकारात्मक आधे चक्र के दौरान, लोड चालू प्रवाह होगा। यदि लोड अत्यधिक आगमनात्मक है, तो वर्तमान तब तक रहेगा जब तक कि आगमनात्मक भार में संग्रहीत ऊर्जा को नष्ट नहीं किया जाता है। ऋणात्मक आधा-चक्र के दौरान जब भार धारा शून्य हो जाती है, तब थाइरिस्टर बंद हो जाएगा। यदि डिवाइस के रेटेड टर्न ऑफ समय के लिए वोल्टेज मौजूद है, तो आउटगोइंग थाइरिस्टर में वोल्टेज की नकारात्मक ध्रुवता इसे बंद कर देगी।

कक्षा एफ प्रकार

यहाँ, अर्धचक्र की अवधि थाइरिस्टर के टर्न-ऑफ समय से अधिक होनी चाहिए। यह कम्यूटेशन प्रक्रिया तीन-चरण कनवर्टर की अवधारणा के समान है। आइए विचार करें, मुख्य रूप से T1 और T11 कनवर्टर के ट्रिगर कोण के साथ संचालित हो रहे हैं, जो 60 डिग्री के बराबर है और अत्यधिक प्रवाहकत्त्व भार के साथ निरंतर चालन मोड में चल रहा है।

यदि थिएरिस्टर टी 2 और टी 22 को ट्रिगर किया जाता है, तो तुरंत आने वाले उपकरणों के माध्यम से वर्तमान लोड स्तर तक नहीं बढ़ेगा। यदि आने वाले थिरिस्टर्स के माध्यम से करंट लोड करंट लेवल तक पहुंचता है, तो निवर्तमान थिएरिस्टर्स की कम्यूटेशन प्रक्रिया शुरू की जाएगी। जब तक कि आगे की अवरुद्ध स्थिति तक नहीं पहुंच जाए, तब तक थायरिस्टर का यह रिवर्स बायसिंग वोल्टेज जारी रखा जाना चाहिए।

थाइरिस्टर कम्यूटेशन मेथड्स विफलता

Thyristor कम्यूटेशन विफलता मुख्य रूप से होती है क्योंकि वे लाइन कम्यूटेट होते हैं और वोल्टेज ड्रॉप के कारण अपर्याप्त वोल्टेज कम्यूटेट हो सकता है, इसलिए निम्न thyristor को निकाल देने के बाद एक बार गलती हो जाती है। तो कई कारणों से कम्यूटेशन फेलियर होता है, जिनमें से कुछ नीचे चर्चा की गई है।
थायरिस्टर्स काफी धीमी गति से रिवर्स रिकवरी का समय प्रदान करते हैं, इसलिए मुख्य रिवर्स करंट आगे की चालन में आपूर्ति कर सकता है। यह 'गलती करंट' को इंगित कर सकता है, जो संबद्ध बिजली अपव्यय द्वारा चक्रीय तरीके से प्रकट होता है जो एससीआर विफलता पर ध्यान में आता है।

एक विद्युत परिपथ में, कम्यूटेशन मूल रूप से एक बार प्रवाह प्रवाह सर्किट की एक शाखा से दूसरी में जाता है। किसी भी कारण से पथ में परिवर्तन विफल होने पर मुख्य रूप से एक कम्यूटेशन विफलता होती है।
इन्वर्टर या रेक्टिफायर सर्किट के लिए, जो एससीआर का उपयोग करता है, एक कम्यूटेशन विफलता दो बुनियादी कारणों से हो सकती है।

यदि कोई थाइरिस्टर चालू करने में विफल रहता है, तो करंट का प्रवाह स्विच नहीं करेगा और कम्यूटेशन विधि कम हो जाएगी। इसी तरह, यदि एक थाइरिस्टर बंद करने के लिए छोटा पड़ता है, तो धारा का प्रवाह आंशिक रूप से अगली शाखा की ओर हो सकता है। तो यह भी एक विफलता मानी जाती है।

प्राकृतिक कम्यूटेशन और मजबूर कम्यूटेशन तकनीकों के बीच अंतर

प्राकृतिक कम्यूटेशन और मजबूर कम्यूटेशन के बीच अंतर नीचे चर्चा की गई है।

एक thyristor बस एक नियंत्रित करनेवाला कहा जा सकता है। विभिन्न प्रकार के थायरिस्टर्स हैं, जिनका उपयोग पावर इलेक्ट्रॉनिक्स-आधारित डिजाइनिंग के लिए किया जाता है अभिनव विद्युत परियोजनाएं । गेट टर्मिनल को ट्रिगरिंग दाल प्रदान करके थाइरिस्टर को चालू करने की प्रक्रिया को ट्रिगरिंग कहा जाता है। इसी तरह, थाइरिस्टर को बंद करने की प्रक्रिया को कम्यूटेशन कहा जाता है। आशा है कि इस लेख से थाइरिस्टर की विभिन्न संचार तकनीकों के बारे में संक्षिप्त जानकारी मिलती है। आगे की टिप्पणी अनुभाग में आपकी टिप्पणियों और प्रश्नों के आधार पर आगे तकनीकी सहायता प्रदान की जाएगी।