Датчик срыва коммутации тиристорного ключа Советский патент 1986 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных регуляторах напряжения, инверторах и преобразователях частоты для защиты тиристоров при срыве коммутации.

Цель изобретения - повышение надежности работы датчика срыва коммутации тиристорного ключа.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу датчика.

Последовательно с тиристором 1 включен датчик 2 тока трансформаторного типа, первичная обмотка которого включена последовательно с защищаемым тиристором 1, а вторичная обмотка 3 шунтирована резистором 4. Аноды диодов 5 и 6 соединены между собой и через индуктивный элемент 7 подключены к общей шине. Катод первого диода 5 подключен к датчику 2 тока, а катод второго диода 6 - к резистору 8. Вторые выводы датчика 2 тока и резистора 8 подключены к общей шине. На фиг. 2 использованы следующие обозначения: 9 - импульсы, управляющие отпиранием тиристора 1 10 - импульсы, управляющие запиранием тиристора 1; 11 - анодный ток тиристора 1; 12 - скорость изменения анодного тока тиристора 1; 13 ток в индуктивном элементе 7; 14 - ток в диоде 5; 15 - ток в диоде 6 и резисторе 8.

Устройство работает следующим образом.

На интервале to-ti тиристор 1 открыт и через него протекает анодный ток 11. В момент tiподается сигнал 10 и происходит коммутация тиристора 1. При этом анодный ток 11 тиристора уменьшается, в момент t переходит через нуль, изменяя свой знак, и достигает в момент tj максимального значения. За время tj-t тиристор полностью восстанавливает свои запирающие свойства. Анодный ток 11 дифференцируется трансформатором тока, и на резисторе 4 формируется напряжение 12 отрицательной полярности на интервале tj -1зи положительной полярности на интервале 13-14. На интервале ti- tj под действием напряжения 12 отрицательной полярности при запертом диоде 6 ток 13 течет через диод 5 по цепи 3-7-5-3. В момент 1з изменяется полярность импульса 12 напряжения, отпирается диод 6 и ток 13 в индуктивности разветвляется на две части. Первая большая, часть течет через диод 5, а вторая, меньшая, часть - через диод 6. Одновременно с указанными токами течет составляющая тока под действием импульса 12 напряжения. На интервале ts-14 она течет в обратном направлении через диод 5 и в прямом направлении через диод 6.

0

5

На интервале 1з-14 результирующее значение тока 14, протекающего через диод 5, равно разности первой составляющей тока индуктивности 7 и тока от импульса 12

напряжения положительной полярности, а ре зультирующее значение тока 15, протекающего через диод 6, - сумме второй составляющей тока индуктивности и тока от импульса 12 напряжения положительной п,оляр- ности. Параметры элементов 4 и 8 выбраны такими, что вторая составляющая тока индуктивности 7, протекающего через диод 6 и резистор 8, меньше в несколько раз составляющей тока в индуктивности, протекающего через диод 5. Результирующее зна5 чение тока 15 в диоде 6 и напряжение на резисторе 8 определяются в основном действием импульса ts-14 напряжения 12 положительной полярности при условии, что он непосредственно следует после импульса t|-1з напряжения 12 отрицательной по0 лярности и его величина не превышает составляющую тока индуктивности 7, протекающего через диод 5 При этом диод 5 открыт на всем интервале 1з-14 разряда тока 13 индуктивности.

В случае, если по каким-то причинам коммутация сорвалась, то после момента ty подачи сигнала 10, соответствующего началу коммутации тиристора 1, анодный ток 11 уменьшается, но не достигает нулевого значения. При этом тиристор не запирается и

Q ток в нем снова увеличивается, достигая в момент tio величины тока нагрузки. Продифференцированный трансформатором тока анодный ток формирует на резисторе 4 напряжение 12 отрицательной полярности на интервале и напряжение положи5 тельной полярности на интервале tg-tio. На интервале ty-is импульс 12 напряжения отрицательной полярности поддерживает диод 6 в запертом состоянии и обеспечивает протекание тока 13 по цепи 3-7-5-3. Начиная с момента ts, изменяется поляр0 ность напряжения 12, диод 6 отпирается и ток 13 в индуктивности 7 разветвляется на две части, причем первая, большая, часть течет через диод 5, а вторая, меньшая, часть - через диод 6.

После отпирания диода 5 одновременно с указанными токами под действием импульса 12 напряжения положения положительной по лярности течет третья составляющая тока через диод 5 в обратном направлении, а через

0 диод 6 - в прямом. На интервале ts-ig результирующее значение тока 14 в диоде 5 рав но разности первой составляющей тока инду« тивности и тока от импульса 12 напряжения отрицательной полярности, а результирующее значение тока 15 в диоде 6 - сум5 ме второй составляющей тока в индуктивности и тока от импульса 12 напряжения положительной полярности. Составляющая тока от импульса 12 напряжения положительной полярности растет и в момент tg становится равной первой составляющей тока индуктивности 7. На интервале tg-tio результирующее значение тока 14 в диоде 5 становится равным нулю, диод 5 запирается и через диод 6 и резистор 8 течет ток 15, равный току в индуктивности 7.

Результирующее значение тока в диоде 6 и резисторе 8 определяется в основном импульсом 12 напряжения положительной полярности, следующим непосредственно за импульсом 12 напряжения отрицательной полярности, свойственным процессу при срыве коммутации.

Так как импульс напряжения положительной полярности при нормальной коммутации 1з-14 много меньше импульса 12 напряжения положительной полярности при срыве коммутации tg-tio, то ток 15 в резисторе 8 и напряжение на нем при срыве коммутации в несколько раз больше, чем при нормальной коммутации. Импульсы тока в резисторе 8, напряжение на нем и их интервалы используются для обнаружения срыва коммутации и для управления исполнительным органом защиты.

Предлагаемое устройство для обнаружения срыва коммутации по сравнению с известным обладает более высокой надежностью, за счет более простого техничес- 5 кого рещения содержит меньше элементов, в нем отсутствует связь с цепями управления и оно не нуждается в источниках питания.

Формула изобретения

Датчик срыва коммутации гиристорного ключа, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого предназначена для включения последовательно с контролируемым тиристорным ключом, а вторичная об2 мотка соединена последовательно с первым диодом, первый и второй резисторы, индуктивный элемент и второй диод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, аноды первого и второго диодов соединены с первым выводом индуктивного элемента, а катоды подключены соответственно через первый и второй резисторы к второму выводу индуктивного элемента, при этом вторичная обмотка трансформатора тока подключена параллельно первому резистору.

ff

фиг. 2

Изобретение относится к иреобразова- тельной технике и может быть использовано для защиты тиристоров при срыве коммутации втиристорных преобразователях напряжения. Цель изобретения - повышение надежности работы датчика срыва коммутации тиристорного ключа. Датчик содержит датчик тока (ДТ)2 трансформаторного типа, резисторы 4 и 8, диоды (Д) 5 и 6) и индуктивный элемент (ИЭ) 7. Цервичная обмотка ДТ 2 включена последовательно с защищаемым тиристором 1. Вторичная обмотка ДТ2 защунтирована резистором 4. Аноды Д 5 и 6 объединены и через ИЭ 7 подключены к обшей шине. Катод Д5 подключен к ДТ 2, а катод Д6 - к резистору 8. Вторые выводы ДТ 2 и резистора 8 соединены с обшей шиной. Указанное соединение элементов датчика обеспечивает повышение надежности за счет исключения связи с цепями управления и. дополнительных источников питания. При этом для обнаружения срыва коммутации и для управления исполнительным органом защиты используются импульсы тока в резисторе 8, напряжение на нем и их интегралы. 2 ил. i (Л ьо ю со оо со (риг.1

Редактор В. Петраш Заказ 2233/55

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Широков Техред И. ВересКорректор А. Тяско

Тираж 612Подписное