Способ управления последовательно соединенными тиристорами Советский патент 1987 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зависимого включения тиристоров высоковольтных вентилей.

Целью изобретения является повышение надежности управления за счет устранения потери управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления.

На фиг.1 и 2 представлены электри .ческие схемы устройства, реализующего предлагаемый способ;-на фиг.З и 4 - диаграммы, поясняющие сущность способа.

Устройство для реализации способа (фиг.1) содержит последовательно соединенные тиристоры 1,1-1.(п-I) и тиристор 2 (ведущий), в анодные цепи которых включены первичной обмоткой 3 трансформаторы 4.1-4.п. Вторичная обмотка 5 каждого трансформатора через разделительный диод 6 и токоог раничивающий резистор 7 подключена к управляющему переходу тиристора,

стоящего третьим последовательно и за тиристором, в анодную цепь которого включена первичная обмотка 3 этого же трансформатора. Кроме того, к управляющим переходам тиристоров аналогичным образом подключены вторичные обмотки 8 и 9 трансформаторов включенных в аноды соответствующих последних тиристоров. Обмотка 10 трансформатора 4.1 ведущего тиристора 2 подключена к управляющему переходу тиристора 1.1, отстоящего от ве дущегр на один тиристор. Деление напряжения по тиристорам осуществляют с помощью RC-цепей 11.1-11.п - 12.1- 12.п. Бнещний импульс управления на ведущий тиристор 2 подается через

клеммы 13 и 14. I

Устройство для реализации способа (фиг.2) содержит две встречно направ ленные цепи из последовательно соединенных тиристоров 1.1 - 1,(п-), 2 и 15.1 - 15(п-1), 16, имеющие электрическую связь в каждом тиристорном звене, управляющие КС-цепи 11.1-11.п 12.1-12.п, включенные параллельно тиристорам через стабилитроны 17.1- 17.(п-1), щунтирующие ЕС-цепи И 8.1 - 18.п - 19.1-19.п и 20..п - 21.1- 21.П, последовательно с которыми включены узлы отбора мощности и защиты от перенапряжений 22.1 - 22.2п, содержащие прямой диод 23 и обратный диод 24, щунтированный конденсатором

0

5

5

0

5 Q

5

0

5

25, и накопительный конденсатор 26, межДу положительной обкладкой которого и управляющим электродом соответствующего тиристора l.I-l.(n-l), 2, 15.1 - 15(п-1), 16 через токоогра- ничивающий резистор 7 включен динис- тор 27. Параллельно динистору 27 включен управляемый ключ из тиристора 28 и стабилитрона 29.1-29.(2п-2), подключенного катодом к управляющей КС-цепи 11.1-11.п - 12.1 - 12.п, КС- цепи 18.l-18.n- 19.1 - 19.пи 20.2- 20(п-1) - 21.2 - 21(п-1), попарно шунтируют два тиристора одного направления , кроме двух крайних RC-цепей 20.1 - 20п - 21.1 - 21.П, каждая из которых подключена параллельно одному тиристору, силовые выводы двунаправленной цепи тиристоров подключены к клеммам 14 и 30, а управляющие переходы крайних тиристоров 1.5-2, являющихся ведущими, - к клеммам 13.31-35.

На фиг.За изображена волна поочередного включения тиристоров последовательной цепи с периодом Т 1, формируемая согласно известному способу. После отпирания крайнего тиристора включается стоящий с ним рядом тиристор, проводящее состояние которого обеспечивает включение соседне- го с ним тиристора и т.д. до полного включения тиристоров с периодом Т, при наличии в цепи пробитого тиристора (на фиг.Зб пробитый тиристор зачернен) прекращает свое дальнейшее продвижение при достижении этого тиристора, что приводит к потере управляемости остальными тиристорами.

Волны включения тиристоров с периодами Т 1, формируемые согласно предлагаемому способу, могут проходить через пробитые тиристоры. На фиг.3&,а показаны волны включения а, S и а, S , Ь тиристоров с периодами . Каждая волна о ,5 и а , 5i , 6 обеспечивает включение всей цепочки тиристоров, отстоящих последовательно друг от друга на п I и п 2 тиристорам соответственно. Формируемые при включении каждого, кроме ведущего, тиристора прямая волна Ь (фиг.ЗЬ), прямая и обратная 2 волны (фиг.З) с Т 1 при отсутствии пробитых тиристоров в последовательной цепи приходят на уже включающийся тиристор и затухают, практически не оказывая влияния на

ход процесса включения тиристоров по два и три одновременно.

Прохождение волнами включения пробитых тиристоров показано на фиг.3г,е. Пробитый тиристор (на фиг.Зг зачернен) останавливает продвижение волны 8 . Волна включения а беспрепятственно проходит на соседний с пробитым тиристором и продолжает свое распространение. За счет волны & волна включения 5 тиристоров формируется вновь, но уже с временной задержкой относительно волны а (at- среднее время включения одного тиристора после подачи управляющего импульса). Аналогично протекает процесс прохождения волнами включения тиристоров на фиг.За. Волна & , прошедшая через пробитые тиристоры совместно с волнами включения г J , обеспечивает повторное формирование волны а с временной задержкой л t и волны S с задержкой 2 it относительно волны 6. Дальнейшее продвижение волн включения тиристоров протекает обычным путем с соответствующими временными сдвигами между ними.

Волны включения тиристоров, изображенные на фиг. 4 Ь, 4, сТ за один и тот же промежуток времени после включения ведущего тиристора проходят соответственно в 2-3 раза больше тиристоров, чем волна поочередного включения тиристоров с Т 1 (фиг.За), что отражено на диаграмме (фиг.4а).

Устройство (фиг.1) реализует предлагаемый способ для случая п 2 (Т 3). Управляющий импульс от внешнего источника подается на клеммы 13 и 14. Отпирание ведущего тиристора 2 вызывает разряд предварительно заряженного от анодного напряжения тиристора конденсатора 12.1 шунтирующей КС-цепи через резистор 11.1 на первичную обмотку 3 трансформатора 4.1. Во вторичных обмотках 8, 10 и 5 этого трансформатора наводятся импульсные напряжения, которые прикладьтают- ся к управляющим переходам тиристоров 1.1 - 1.3. Одновременное включение указанных тиристоров обеспечивает за счет разряда конденсаторов 12.2-12.4 формирование в обмотке 5 трансформаторов 4.2 - 4.4 соответственно импульсов напряжения, используемых для отпирания тиристоров, отстоящих на два тиристора от включившегося, т.е.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тиристоров обеспечивающих включение следующей тройки тиристоров в направлении распространения волн включения и т.д. Кроме того, на управляюший переход каждого тиристора 2 поступают импульсы с обмоток 8 и 9, трансформаторов 4 двух соседних с ним тиристоров. Следовательно, при пробое любых двух тиристоров (т 2) на каждый тиристор поступит по крайней мере одна волна включения и цепь тиристоров сохранит управляемость.

На фиг.Зж, г. иллюстрируется предлагаемый способ, согласно которому отпирают одновременно два крайних тиристора в последовательной цепи и формируют встречно направленные волны включения тиристоров. Пробой одного или нескольких рядом стоящих тиристоров разделяет всю последовательную цепь тиристоров на две части, каждая из которых отпирается Своими волнами включения.

Отпирание тиристора, крайнего со стороны анода последовательной цепи, с последующим включением остальных тиристоров может быть использовано самостоятельно для управления последовательно соединенными тиристорами.

Устройство (фиг.2) имеет по два ведущих тиристора каждого направления 2, 16 и 1.5, 15.5. Работу устройства рассмотрим на примере включения тиристоров 1.1 - 1(п-1), 2, так как включение тиристоров 15.1 - 15(п-1) и 16 происходит аналогичным образом. При поступлении импульсов управления от внешнего источника на клеммы 13 и 14 ведущий тиристор 2 отпирается, так как анодные напряжения тиристоров 1.1 - l(ii-1) в этот момент положительны. Отпирание тиристора 2 вызывает разряд конденсатора 12.1, верхняя обкладка которого имеет положительный заряд по цепи: резистор 1 1.. 1 , стабилитрон 29.2, управляющий переход тиристора 28, резистор 7, управляющий переход тиристора 1.1 и тиристора 2. При этом обладающий большей чувствительностью тиристор 28 открывается и через него и резистор 7, предварительно заряженный от анодного напряжения тиристора, накопительный конденсатор 26 узла отбора мощности и защиты от перенапряжений (УОМЗП) 22.3 разряжается управляющий переход тиристора 1.1. Последний переходит в проводящее состояние, тем самым формируя цепь для разряда конденсатора 12.2 через резисто 11.2, стабилитрон 29.4, резистор 7 и управляющие переходы тиристоров 28 и 1.2, Отпирание тиристора 28 обеспечивает путь для протекания тока разряда, конденсатора 26 УОМЗП 22.5 через управляющий переход тиристора 1.2 и т.д., пока по ходу волны включения присутствуют невключенные тиристоры l.l-l(n-l).

Встречная волна включения тиристоров 1.1 - 1(п-1) формируется при отпирании тиристора 1.5 и последующем разряде конденсаторов 18.6 и 18.5 с суммарным двойным зарядом по цепи: резисторы 19.6 и 19.5, конденсатор

25УОМЗП 22.12, тиристор, 1.5, стабилитрон 17.5 резистор 11.5 и заряженный конденсатор 12.5: по управляющей RC-цепи: стабилитрон 29.8, управляющий переход тиристора 28, резистора 7, управляющий переход тиристора 1.4, конденсатор 25 УОМЗП 22.9. Величины емкостей должны удовлетворять условию С18 С21 С12. Включение тиристора 28 вызывает разряд накопительного конденсатора 26 УОМЗП 22.9 на управляющий переход тиристора 1.4 и его отпирание. Включение очередного тиристора 1.3 обусловлено разрядами конденсаторов 21.5 и 21.4 по анаигюгичной цепи и .конденсатора

26УОМЗП 22.7 на его управляющий переход, тиристора 1.2 конденсаторов 18.2, 18.3 и 26 УОМЗП 20.5 и т.д. до встречи с первой волной включения тиристоров.

В случае пробоя ведущего тиристора 2 сохраняется управляемость тиристорами одной волной включения. Волна формируемая при включении тиристора 2, обеспечивает сохранение управляемости тиристорами и в случае прекращения поступления управляющих импульсов от внещнего источника на ведущий

тиристор 1.5. I

Когда прямое напряжение на тиристорах превысит заданный уровень, то напряжение на конденсаторах 25 и 26 одного из УОМЗП, образующих с соответствующими конденсаторами 18.1 - 18.П или 21.1 - 21.П емкостный делитель , станет достаточным для отпирания динистора 27 и последующего разряда конденсаторов 25 и 26 на управ- ляющи11 переход тиристора, подключенного управляющим электродом к заданному УОМЗП. Включение одного тиристора защитой от перенапряжения вызывает лавинообразный процесс срабатывания защит остальных тиристоров.

На фиг.45 представлена зависимость времени включения цепи из тринадцати последовательно соединенных тиристоров, из которых два крайних - ведущие. Очевидно, что формирование двух встречных волн поочередного включения тиристоров в два раза сокращает общее время включения тиристоров, а если волны имеют периоды Т 1, то

это время дополнительно уменьшается примерно в Т раз.

Таким образом, быстродействие и надежность управления последовательно соединенными тиристорами повышается за счет поочередного включения тиристоров группами по два, три и более тиристоров, а также сохранения управляемости тиристорами при пробое определенной части тиристоров.

Формула изобретения

1.Способ управления последовательно соединенными тиристорами путем включения одного крайнего в цепи

(Тиристора, являющегося ведущим, последующего формирования прямой (от ведущего тиристора} волны поочередного включения тиристоров, период которого определяется числом на единицу

большим числа п тиристоров, расположенных между включившимся и включаемым им тиристорами, отличающийся тем, что, с целью повьшпе- ния надежности управления за счет

устранения потери управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления, при включении ведущего тиристора формир уют дополнительно несколько прямых волн поочередного включения тиристоров, периоды которых первоначально устанавливают в пределах от 2 до (п+1), а после включения тиристоров внутри первого интервала (п+1) периоды всех

волн устанавливают равными (п+1), и формируют по крайней мере еще одну прямую или обратн ую (к ведущему тиристору) волну в интервале периодов от 1 до п при включении каждого последующего тиристора.

2.Способ по П.1, о тлич аю- щ и и с я тем, что в качестве ведущего используют и второй крайний тиристор в цепи.

Фаг.1

л зг

Й1 УЙ У Й1 и и и и -И И ЙЙ ЙЙ

И И га И К1 КЗ И-

л 5 о, а 5

И И И И И И К1 iq |с

|с

и и и с

б t

°ЙЙЙЙЙЙЙ Й ЙМЗ--1 44 й й й Уй и-и и и и и йй°

° и и и и и и и-и и и и и и и о

2 1-f 1-г 1-3 1-1 t-f t-e 1-7 i-i 1-3 но HI

-I1111(11hN-6 H-5 N- N-3 Н-г N-I N

Порядкобай ионер тиристора Уаг. 3

а)

V §

2

2 f-f f-2 f 3 l- l IS t-6 1-T 1-t 1-S f 1-/I M2 /« 1-Я f-tS

6- C-5

I1

I §

5r-a-ад

2 H f-г I-} 1-Ч t-f 1-f M 1-i 1-9 HO l-n 1-12

Парявкойый напер тиристора (О-л-0; а-л-i: Л-л-г-: t t-S/ieHu 1клмчения тиристора

Fui. I

5r-a-ад

-9 HO l-n 1-1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зависимого включения тиристоров высоковольтных вентилей. Целью изобретения является повышение надежности управления за счет устранения потери управляемости при пробое тиристоров , а также быстродействия управления. Поставленная цель достигается тем, что при включении ведущего тиристора формируют одновременно несколько волн поочередного включения тиристоров, количество которых на диницу превьшает допустимое число пробитых тиристоров (п). Периоды волн первоначально устанавливают в пределах от единипя до (п+1), а после включения очередных тиристоров внутри первого интервала (п+1) периоды всех волн устанавливают равными (ti+l), причем при включении каждого Тиристора цепи дополнительно формируют п волн с периодами от 1 до п и с длинами волн, равными периоду. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. е сл СлЭ 4 Сл:) сл

ВНИИПИ Заказ 4834/54 Тираж 659 .Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,