投稿者: nagakura

Was Ist Ein Thyristor-Module?

Ein Thyristor-Module ist ein Produkt, das einen Thyristor, eines der gleichrichtenden Halbleiterelemente, mit einem Stromübertragungskreis und anderen Komponenten für die jeweilige Anwendung integriert und aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit nach modularen Spezifikationen hergestellt wird.

Thyristormodule werden eingesetzt, wenn in einer bestimmten Schaltung ein Schaltmechanismus als Reaktion auf ein Eingangssignal erforderlich ist. Im Allgemeinen werden sie als Relaiskomponenten in den Schaltkreisen eingesetzt, und Dioden und Triacs verhalten sich ähnlich.

Je nach dem Prozess, den Sie implementieren möchten, können Sie die gewünschte Ausgabe für verschiedene Eingänge steuern, indem Sie verschiedene Module mit unterschiedlichen Ausgängen für verschiedene Eingangssignale verwenden.

Verwendungszwecke von Thyristor-Modulen

Thyristor-Module werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. als Einschaltstromschutz in Hochleistungs-Wechselrichterschaltungen, zur Leistungssteuerung in stromführenden Industrieanlagen und zur Motorsteuerung in Zügen. Sie spielen die Rolle eines Schalters und werden in Situationen eingesetzt, in denen Schaltungsentwickler die Eigenschaft nutzen wollen, dass sie, wenn sie einmal leiten, so lange leiten, bis der zu diesem Zeitpunkt erzeugte Strom abläuft.

Ein bekanntes Beispiel sind Thyristoren, die in Blitzgeräten von Kameras eingesetzt werden. Der Blitz muss in dem Moment, in dem der Schalter gedrückt wird, Licht abgeben und so lange leuchten, bis die Ladung vollständig entladen ist.

Wenn man versucht, eine solche Bewegung mit nur einem sich öffnenden und schließenden Kontakt auszudrücken, kann ein Thyristor-Module leicht implementiert werden.

Prinzip des Thyristor-Moduls

Das Prinzip des Thyristor-Moduls besteht darin, dass ein Thyristor, ein gleichrichtendes Element, das durch Anlegen einer Gate-Vorspannung arbeitet, durch die Integration eines Gehäuses mit guter Wärmeableitung und einer Stromumleitungsschaltung, die das Gate ausschaltet, einfach zu verwenden ist, um einen Stromkreis in Geräten, die große Ströme verarbeiten, leicht zu unterbrechen.

Die interne Struktur eines Thyristors besteht aus einer Diode, an die ein Anschluss, der so genannte Gate-Anschluss, angeschlossen ist, und ist durch eine PNPN-Vierschichtstruktur gekennzeichnet. Thyristoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie erst dann leiten, wenn eine positive Vorspannung von der Anodenseite zur Kathodenseite im Stromkreis angelegt wird und ein Gatestrom fließt.

Sobald ein Gatestrom fließt, geht der Thyristor wie eine Diode in den leitenden Zustand über und leitet so lange, bis die Vorspannung von der Anodenseite zur Kathodenseite negativ wird oder der Gatestrom Null wird. Thyristoren leiten übrigens nur in einer Vorspannungsrichtung, aber wenn man möchte, dass der Gatestrom gegen eine Vorspannung in beide Richtungen fließt, verwendet man einen Triac mit einer in beiden Richtungen installierten Thyristorstruktur.

Weitere Informationen über Thyristor-Module

1. Thyristor-Stromübertragungsschaltung

Thyristoren, die im Wechselstrombetrieb ihr Gate beim Nulldurchgang zuverlässig abschalten können, lassen sich im Gleichstrombetrieb nach dem Einschalten des Gates nicht abschalten. In diesem Fall wird häufig eine Schaltung verwendet, die als Nebenschlussschaltung bezeichnet wird.

Eine Stromableitungsschaltung ist eine Schaltung, bei der ein Thyristor zur Stromableitung und ein RC-Glied parallel zur Hauptleitung geschaltet sind und der Strom in der Hauptleitung durch Einschalten der Gate-Vorspannung des Thyristors abgesaugt wird. Diese Schaltung wird häufig bei Anwendungen mit hoher Leistung eingesetzt.

2. GTO-Thyristor und GCT-Thyristor

GTO steht für Gate Turn Off und GCT für Gate Commutated Turn Off. Bei GTOs fließt beispielsweise ein negativer Strom durch das Gate, um freie Elektronen zwischen Anode und Kathode zu ziehen, wodurch der Strom abgeschaltet wird.

Es muss jedoch eine ausreichende Stromkapazität gewährleistet sein, und es ist ein Hochstrom-Gate-Schaltkreis für die Abschaltung erforderlich.

3. Umwandlungstrends bei IGBT und Si-C-MOSFET

Thyristor-Module sind als Teil von Leistungsmodulen immer noch weit verbreitet, aber sie werden durch leistungsstarke IGBT-Module und SiC-MOSFETs ersetzt, die heutzutage den Hauptanteil der Leistungsgeräte der nächsten Generation ausmachen.

In Schienenfahrzeugen und anderen Bereichen, in denen große Mengen an Strom verarbeitet werden, sind sie jedoch nach wie vor erforderlich, und es gibt modulartige Verbundprodukte, die Thyristor-Module beispielsweise zur Steuerung der sehr großen Einschaltströme in IGBT-Modulen verwenden.

Was ist ein Servoregler?

Ein Servoregler ist ein Gerät, das in einem Servosystem verwendet wird, um einen Servomotor gemäß den vom Regler eingestellten Werten zu steuern.

Bei Servoregler-Systemen handelt es sich um Motorantriebssysteme, die in Industrieanlagen für Hochgeschwindigkeits- und Präzisionssteuerungen unentbehrlich sind, und es ist nicht übertrieben zu sagen, dass Servoregler dies möglich machen. Die Hauptaufgabe des Servoreglers besteht darin, den Servomotor mit Energie zu versorgen, damit er seine Aufgabe entsprechend dem Lastmoment erfüllen kann.

Er kann grob unterteilt werden in den Teil, der die Leistungsumwandlung vornimmt, und den Teil, der den Motorstatus erfasst und die Steuerberechnungen durchführt.

Anwendungen von Servoreglern

Servoregler werden zusammen mit Motoren in Servo-Systemen verwendet, die in einer Vielzahl von Bereichen zum Einsatz kommen, von Industrieanlagen bis zu Werkzeugmaschinen. Ein Beispiel sind Industrieroboter in Automobilwerken. Von Industrierobotern wird verlangt, dass sie vorgegebene Bewegungen präzise wiederholen, und um dieses Ziel zu erreichen, werden die Bewegungen verkörpert.

Um dies zu erreichen, muss die Energieversorgung genau auf die Belastung der Motoren abgestimmt sein, die für die auszuführenden Bewegungen erforderlich sind. Servoregler überwachen den Zustand des Motors und stellen gleichzeitig die richtige Leistung zur Verfügung, um die Bewegung und das Drehmoment bis zur festgelegten Position zu realisieren.

Diese Situation wird auch in einer Vielzahl anderer Situationen genutzt, in denen Präzisionsbewegungen erforderlich sind, wie z. B. in der Halbleiterfertigung und in medizinischen Geräten.

Funktionsweise des Servoreglers

Die Funktionsweise des Servoreglers besteht darin, dass der Verstärker eine elektrische Rückkopplung liefert, während der Motorstatus, wie z. B. der Drehwinkel, die Geschwindigkeit und der Strom, mit Sensoren genau überwacht wird, um den Motor sehr präzise zu steuern. Als Steuerung wird in der Regel eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) eingesetzt, die diesen Verstärkerbetrieb realisiert, die Sollwerte einstellt und die Informationen überträgt.

Der Servoregler stellt die notwendige Leistung zur Verfügung, um den Zielsollwert zu regeln, aber für eine genauere Regelung ist es notwendig, zu überwachen, ob die Bewegung des Servomotors den Sollwert erreicht hat und eine entsprechende Rückmeldung zu geben. Aus diesem Grund haben Servoregler in der Regel einen eingebauten Sensor, den sogenannten Encoder.

Ein Encoder besteht aus einer Scheibe mit einem Schlitz und einer Fotodiode, die die Winkelgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Motors erfasst. Da sich die Scheibe in Verbindung mit dem Motorrotor dreht, können die Anzahl der Umdrehungen und die Geschwindigkeit durch die Erfassung optischer Signale, die durch die Schlitze laufen, überwacht werden.

Die Fotodiode erfasst diese optischen Signale, wandelt sie in Strom um und leitet sie an den Verstärkerteil zurück. Der Verstärkerteil verwendet im Allgemeinen ein PWM-System, um den Motor durch Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und dann in eine gewünschte Frequenz anzutreiben. Dieser Block besteht aus einem Wandlerteil, einem Glättungsschaltungsteil und einem Wechselrichterteil. Die Geberinformationen werden in der Regel an den Umrichterteil zurückgegeben.

Weitere Informationen zu Servoreglern

1. Unterschiede zwischen Umrichtern und Servos

In Bezug auf die Motorsteuerung sind Umrichter und Servos gleich, aber sie haben sehr unterschiedliche Eigenschaften, und ihre Anwendungen können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden.

Umrichter
Umrichter werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, von sozialen Infrastrukturen wie Klimaanlagen, Aufzügen und Rolltreppen bis hin zu Industrieanlagen und Haushaltsgeräten. Sie zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, die Drehzahl von Motoren zu regeln und einen reibungslosen und stabilen Betrieb zu gewährleisten, insbesondere wenn ein regelmäßiger Dauerbetrieb mit geringem Stromverbrauch erforderlich ist.

Servos
Servos zeichnen sich durch eine hohe Präzision aus, da die Drehzahlregelung genau eingestellt werden kann. Servos werden gewählt, wenn die positionsbezogene Steuerung von Maschinenbewegungen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision erfolgen soll.

2. Regelung von Servoreglern

Bei Servoreglern wird in der Regel eine Regelung auf der Basis von Geberinformationen eingesetzt. In der Praxis kann es jedoch auch bei einer Regelung mit Rückführung zu Abweichungen vom Sollbetrieb kommen, z. B. durch Werkstückschrumpfung oder Fluchtungsfehler zwischen den Achsen. Aus diesem Grund gibt es Servoregler mit verschiedenen Phasenkompensationsfunktionen.

Es gibt auch Anwendungen, bei denen eine Feinsteuerung der Winkelgeschwindigkeit wichtig ist, z. B. bei den Anstiegs- und Abfallzeiten, je nach Zeitpunkt der Steuerung, um die Zeit zu verkürzen, bis die gewünschte Geschwindigkeit oder der gewünschte Phasenwinkel erreicht ist, und um eine konstante Geschwindigkeit während des normalen Betriebs zu gewährleisten.