Датчик состояния тиристора мостового преобразователя Советский патент 1988 года по МПК H02H7/10 

1139

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты, диагностики и управления тиристорных преобразователей,

Цель изобретения - повышен-ие надежности и уменьшение потерь энергии.

На чертеже изображена схема датчика состояния тиристора мостового

R

tl

- сопротивление высокоомного

резистора 11,

при этом мгновенное значение мощности, потребляемой контуром тестирования определяется согласно выражению

PAC (Un-UnRfc)V( ); (2) б) ток развязки I замыкается в контуре входного тока элемента галь

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты, диагностики и управления тиристорных преобразователей. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение потерь энергии. Принцип действия датчика основан на контроле проводимости тиристорного вентиля с помощью внутреннего источника постоянного напряжения. Введение транзисторного усилителя тока,.использующего указанный источник постоянного напряжения, позволяет снизить потребление тока входной цепью датчика, уменьшить нагрузку на элементы и таким путем повысить надежность. 1 ил. с $ СЛ

преобраэователя, подключенного к конт-|о ванической развязки по цепи положиролируемому тиристору.

Силовые выводы 1 и 2 тиристора 3 и обратного вентиля 4 преобразователя подключены к входу датчика 5, состоящего из источника 6 постоянного 15 напряжения, диода 7, элемента 8 гальванической развязки с выходом 9, транзистора 10 и высокоомного резистора 11, Полярность контролируемого напряжения на тиристорах U показана на 20 при этом на выходе элемента 8 гальвавыходах 1 и 2.

Датчик работает следующим образом.

В случае закрытого состояния контролируемого тиристорного плеча (главнической развязки присутствует напряжение на выходе 9, информирующее об открытом состояний контролируемого плеча из тиристора 3 и обратного

тиристора 3 и обратного венти- 25 вентиля 4,

нической ра пряжение на об открытом плеча из ти

I замы- ПС цепя 4) разница напряжений на контроли-, руемом плече и источника 6 Uf

П1)иложена к разделительному диоду 7 в запирающем направлении, контур вход ного тока элемента гальванической 30 развязки обесточен и напряжение на выходе 9 датчика состояния плеча равно нулю, что соответствует индикации закрытого состояния контролируемого вентильного плеча., .с

В случае проводящего состояния контролируемого плеча (например, открыт тиристор 3 или обратный вен тиль 4) ток от источника 6 протекает по -двум параллельным контурам: Q

а) ток тестирования плеча кается в контуре тестирования пи положительны ш::1люс источника 6 - открытое тиристорное плечо - высоко- омный резистор 11 - разделительный диод 7 - переход база-эмиттер транзистора 10 - отрицательшэй полюс источника 6. i;s(U -Unftft)/(,, ), (1)

где Un - напряжение источника 6 пос

тоянного напряженияi пяр, суммарное падение напряжения на открытом тиристоре 3 или обратном вентиле 4, на разделительном диоде 7, на переходе база- эмиттер транзистора 10,1 Rf, - внутреннее сопротивление

источника 6 постоянного напряжения;

45

50

55

тельный полюс источника 6 - элемент гальванической развязки - переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 10 - отрицательный полюс источника 6

(),(3)

где Rpp внутреннеесопротивление

элемента 8гальванической paзвязкиj

8

вентиля 4,

нической развязки присутствует напряжение на выходе 9, информирующее об открытом состояний контролируемого плеча из тиристора 3 и обратного

Мощность, потребляемая контуром развязки, с учетом принятого для преобразователя угла включения главных тиристоров бвкл определяется согласно выражению

P;i %|4-lAc % U /(Rn+Rrp). (4)

В случае, когда к входным цепям датчика состояния со стороны контролируемого тиристорного плеча приложено обратное напряжение с полярностью плюс на выводе 2 и минус на выводе 1 (например, в процессе реализации жесткой коммутации главного тиристора 3 при закрытом состояния обратного вентиля 4 и приложении к нему фиксированного запирающего напряжения на время отключения), ток 1д(. в контуре тестирования протекает по цепи плюс обратного напряжения и на выводе 2 - высокоомный резистор 11 - разделительный диод. 7 - переход база-эмиттер транзистора 10 - минус источник 6 - плюс источник 6 - минус обратного напряжения UT на клемме 1

lAc(/ UT/-fUn)/(Rn+R,, ). (5) Мгновенное значение мощности, потребляемой контуром тестирования

(/UT/+UnP/( ). (6)

РАС,

При этом ток Ift, протекающий в контуре развязки, так же, как и в случае П1 оводящего состояния контролируемого плеча, протекает по цепи

положительный полюс источника 6 - элемент 8 гальванической развязки - переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 10 - отрицательный полюс источника 6 и определяется в соответствии с соотношением (3), а мощность, потребляемая контуром развязки, определяется из соотношения (4) для предыдущего случая.

Для выполнения требований по обеспечению режима насыщения транзистора 10 и исключению его пробоя по базовой цепи при протекании тока 1де в контуре тестирования ток I f. должен удовлетворять следующим ограничениям;

АС/ЬС 4 IAC где hj, - коэффициент передачи по току транзистора 10;

Iе - предельно допустимое знача- МАК О

ние базового тока транзистора 10.

При оценке мощности Рдс потребляемой схемой датчика состояния, следует учитывать, что она определея- ется в виде суммы двух составляющих РАГ РАС+РДС,(8)

где Рд, - мощность, потребляемая контуром тестирования, опреде- ляемая в соответствии с (2) и (6);

Рдд - мощность, потребляемая контуром развязки, определяемая в соответствии с (4), При этом в случае проводящего состояния контролируемого плеча, когда уровень тока в контуое тестирования соответствующим выбором сопротивления высокоомного резистора t1

может быть принят минимальным исходя

г/ -- и и.

из соотношения (7): 1д,с 1де л следовательно, при достаточно больокж коэффициенте передачи по току транзистора 10 (hi 1) справедливо соотДатчик состояния тиристора мост вого преобразователя, шунтированно обратным вентилем, содержащий источ ник постоянного напряжения, положительный полюс которого предназначен для подключения к аноду контролируе мого тиристора, диод и элемент галь ванической развязки, отличаю щийся тем, что, с целью повыше ния надежности и уменьшения потерь энергии, введены транзистор и рези тор, один из выводов которого предназначен для подключения к катоду контролируемого тиристора, а другой вывод соединен с анодом диода, като которого подключен к базе транзисто ра, при этом эмиттер транзистора со динен с отрицательным полюсом источ

40

ношение 1дс 1дс В этом случае 45 ка постоянного напряжения, а кол tepями мощности Рд в

контуре тести - рования по сравнению с составляющей Рдс в контуре развязки можно пренелектор через входную цепь элемента гальванической развязки подключен к его положительному полюсу.

10

о15;

- 20

е398021

бречь. Таким образом, датчики состоя-- ния по предлагаемой схеме и известной в энергетическом смысле эквиваленты.

В случае роста по абсолютной величине обпатных напряжений , прикладываемых со стороны контролируемого тиристорного плеча, мощность потерь в контуре тестирования Р

ограничена по сравнен1бо с известной схемой за счет малого начального уровня тока 1д. в контуре тестирования. При заданном предельно допустимом- уровне мощности потерь РПОТ в контуре тестирования и при известной скважности Q импульсов обратного напряжения на контролируемом плече подбором параметров цепи датчика состояния должно обеспечиваться выполнение соотношения для среднего значения мощности потерь в контуре тестирования.

25 Формулаизобретения

о

Датчик состояния тиристора мостового преобразователя, шунтированного обратным вентилем, содержащий источник постоянного напряжения, положительный полюс которого предназначен для подключения к аноду контролируемого тиристора, диод и элемент гальванической развязки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения потерь энергии, введены транзистор и резистор, один из выводов которого предназначен для подключения к катоду контролируемого тиристора, а другой вывод соединен с анодом диода, катод которого подключен к базе транзистора, при этом эмиттер транзистора соединен с отрицательным полюсом источ5

0

ка постоянного напряжения, а кол

лектор через входную цепь элемента гальванической развязки подключен к его положительному полюсу.

73

11

г/т