Устройство для защиты тиристоров преобразователя от коммутационных перенапряжений Советский патент 1984 года по МПК H02H7/12 H02M1/18 

Изобретение относится к защите тиристоров в преобразовательных уст новках от перенапряжений. Известно устройство для защиты тиристора от коммутационных перенапр жений, содержащее RC-цепь, включенну параллельно защищаемому участку цепи Г 1 Недостаток защитных RC-цепей относительно высокий уровень потерь активной мощности и то, что при отпирании тиристора защитньй конденсатор разряжается через тиристор, тем самым увеличивая потери включения тиристора. Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для защиты тиристоров преобразователя от коммутационных перенапряжений, содержащее первый диод,катод которого соединен с первым выводом для подключения к преобразователю, а анод через первый резистор подключен к первому выводу двухполюсника, вьшолненного в виде конденсатора, второй диод, второй и третий резисторы t23 Недостатком устройства является то, что вся энергия импульса перенапряжения, передаваемая при обрыве обратного тока тиристоров защитному конденсатору в виде дозаряда, выделяется активньми потерями в разрядном сопротивлении, что снижает КПД и надежность устройства. Цель изобретения - повьшёние КПД и надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для зашиты тиристоров преобразователя от коммутационных перенапряжений, содержаще первьй диод, катод которого соедине с первым выводом для подключения к преобразователю, а анод через первый резистор подключен к первому выводу двухполюсника, выполненного в виде конденсатора, второй диод, второй и третий резисторы введены первый и второй дроссели, второй диод анодом соединен с вторым выводом для подключения к преобразователю, а катодом - с вторым вьшодом двухполюсника, при этом аноды диодов соединены через включенные последовательно первый дроссель и второй резистор, и катоды - через включенные последовательно второй дроссель и третий ре зистор. 222 Кроме того, в двухполюсник могут быть введены второй конденсатор, третий, четвертый и пятьй диоды, при этом двухполюсник выполняется в виде мостовой схемы, два противоположных плеча которой образованы конденсаторами, два других плеча - третьим и четвертым диодами, образующими совместно с пятым диодом, включенным в диагональ мостовой схемы, последовательную цепь, включенную в направлении проводимости между первым и вторым выводами двухполюсника. На фиг.1 изображена схема инвертора, в котором для защиты от перенапряжений используется предлагаемое устройство; на фиг.2 и фиг.3 - варианты в-ыполнения устройства. Работа устройства рассматривается на примере применения его для запеты от коммутационных перенапряжений обратной полярности тиристоров инвертора тока (фиг.1), состоящего из сглаживающего реактора 1, инверторного моста 2, коммутирующего реактора 3, нагрузки 4 и устройства для защиты 5, подключенного к входу инверторного моста. Схема устройства защиты 5 (фиг.2) содержит последс1вательную цепь из первого отделяющего диода 6, подключенного катодо 1 к положительному входному зажиму инверторного моста, защитного резистора 7, конденсатора 8 и второго отделяющего диода 9, подключенного анодом к отрицательному входу инверторного моста. Общий зажим конденсатора 8 и диода 9 подключен через резистор 10 и дроссель 11 к положительному зажиму, а общий зажим резистора 7 и диода 6 через резистор 12 и дроссель 13 - к отрицательному зажиму инверторного моста. Устройство защиты работает следующим образом. В установившемся .режиме работы конденсатор 8 заряжен до напряжения, близкого к отрицательному выбросу противоэлектродвижущей силы на входе инверторного моста. При коммутации тиристоров инвертора энергия, накопенная обратным выбросом тока в коммутирующем реакторе 3, вызывает в момент запирания очередной пары тиристоров инвертора на входе моста 2 импульс перенапряжения обратной поярности, превышающий напряжение на конденсаторе 8. Отделяющие диоды 6 и отпираютсяj и через резистор 7 энергия импульса перенапряжения расходуется на дозаряд конденсатора 8. Амплитуда импульса перенапряжения ограничивается суммой напряжений на конденсаторе 8 и резисторе 7. По мере уменьшения противодвижущей силы на входе инвертора 2 к диодам 6, 9 прикладывается обратное напряжение. Конденсатор ,8 разряжается через резисторы 10, 12 и дроссели 11 13 в цепь постоянного тока, причем.величиной резисторов 10 и 12 определяется среднее напряжение на конденсаторе 8. Дроссели 11 и 13 предназначены для сглаживания разрядного тока Среднее значение напряжения на конденсаторе 3 уравновешивается суммой напряжений на резисторах 10 и 12 и среднего напряжения на входе инвертора 2. При этом соотношение напряжений на резисторах 10 и 12 и на входе инвертора 2 к напряжению на конденсаторе 8 о тределяет, какая дол ,от энергии импульса перенапряжения вьщеляется активными потерями в рези торах 10 и 12 и какая доля рекуперируется в цепь постоянного тока. На фиг.3 представлена схема более эффективного устройства защиты. По сравнению с устройством фиг.2 на место конденсатора 8 подключена мост вая схема, два противоположных плеча которой образованы конденсаторами 14 и 15, два остальных плеча - диодами 16 и 17, а в диагональ включен третий диод 18. Диоды 16, 17 и 18 образуют последовательную цепочку, проводящее направление - от общего зажима резистора 7, конденсатора 14 и диода 16 к общему зажиму анодов диодов 9 и 17 и конденсатора 15. Работа устройства на фиг.З отличается от работы устройства на фиг,2 тем, что при ограничении импульса перенапряжения конденсаторы 14 и 15 оказываются соединенными последовательно через диод 18, а разряд конденсаторов осуществляется по параллельной схеме через диоды 17 и 16 соответственно. Это позволяет существенно понизить среднее значение напряжения на резисторах 10 и 12, тем самым повьшая долю энергии импульса перенапряжения рекуперируемого в цепь постоянного тока. Технико-экономический эффект от применения предлагаемого изобретения заключается в повьшении КПД и надежности преобразователя. Уменьшается мощность потерь, вьделяемая RC-цепями внутри конструкции преобразователя, следовательно, и нагрев. С другой стороны, возможно без увеличения мощности потерь более эффективно ограничивать перенапряжение, что позволяет снизить класс применяемых тиристоров

.2

Фиг.З

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ОТ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее первый диод, катод которого соединен с первым выводом для подключения к преобразователю, а анод через первый резистор подключен к первому выводу двухполюсника, выполненного в виде конденсатора, второй диод, второй и третий резисторы, отличающееся- тем, что, с целью повышения КПД и надежности, введены первый и второй дроссели, второй диод анодом соединен с вторым выво-. дом для подключения к преобразователю, а катодом - с вторым выводом двухполюсника, при этом аноды диодов соединены через включенные, последовательно первый дроссель и второй резистор, и катоды - через включенные последовательно второй дроссель и третий резистор. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что в двухполюсник введены второй конденсатор, третий, четвертый и пятьй диоды, при этом двухполюсник выполнен в виде § мостовой схемы, два противоположных плеча которой образованы конденсатоО) рами, два других плеча - третьим и четвертым диодами, образующими совместно с пятым диодом, включенным в диагональ мостовой схемы, последовательную цепь, включенную в направлении проводимости между первым и вторым выводами двухполюсника. 3-Sх7 7 (MIHIV