Tyristorien käyttö modernissa tehoelektroniikassa

Abstract

Tässä kandidaatintyössä selvitetään tyristorien sovelluskohteet modernissa tehoelektroniikassa ja selvitetään missä tehoelektroniikan sovelluksissa tyristorikomponentit ovat mahdollisesti korvautuneet tai korvautumassa paremmilla puolijohdekytkimillä. Työ suoritetaan kirjallisuuskatsauksena tehoelektroniikan kirjallisuuteen ja tutkimustietoon.

Tyristorit eroavat transistoreista ominaisuuksiltaan huomattavasti ja soveltuvat parhaiten matalataajuisiin suuritehoisiin sovelluksiin. Tyristoreilla on vaihtoehtoisiin komponentteihin nähden useita etuja, kuten vaihtoehtoisiin komponentteihin verrattuna pienet jännitehäviöt, sekä myös haittoja kuten niiden vaatimat snubberipiirit ja hankala sammuttaminen pakotetusti kommutoituna.

Suuritehoisissa tehoelektroniikan sovelluksissa – kuten HVDC sähkönsiirrossa – tyristorit ovat vahvassa asemassa, sillä vaihtoehtoiset komponentit eivät kykene toistaiseksi HVDC-verkon suurimpiin teholuokkiin. Pienemmissä teholuokissa tyristorit ovat 2000- ja 2010-lukujen aikana vaihtoehtoisten komponenttien nimellisarvoissa tapahtuneet kehityksen vuoksi hiljalleen korvautumassa vanhan kaluston uusiutuessa ja vaihtoehtoisten komponenttien käytön muuttuessa taloudelliseksi. Teollisuuden moottorikäytöissä tyristorit ovat pitkälti korvautuneet vaihtoehtoisilla komponenteilla 1990- ja 2000-lukujen aikana.

This bachelor’s thesis will determine where thyristors are used in modern power electronics and whether they have been replaced or are being replaced with alternative semiconductor switches. The thesis is done as a literature review into power electronics literature and research.

The properties of thyristors differ from transistors significantly and the best applications for thyristors are those with low frequency and high power. Thyristors have several advantages when compared to alternative components like a small on-state voltage drop and disadvantages like the snubber circuits they require and difficult turn-off when forcefully commutated.

In high power electronics applications, like the HVDC grid, thyristors have a strong foothold as alternative components can’t currently withstand the high-end power requirements of the HVDC system. When it comes to smaller power levels, due to the increases in the nominal values of alternative components during the 2000s and 2010s, thyristors are slowly being replaced as equipment is renewed and the use of alternative components becomes economically viable. Industrial electric drives have seen the replacement of thyristors with alternative components during the 1990s and 2000s.