Устройство для управления запираемым тиристором Советский патент 1991 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для включения и отключения тиристора, запираемого по цепи управления.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства

На фиг, 1-5 представлены варианты схем выполнения; на фиг. 6-9 - диаграммы импульсов, иллюстрирующие их работу.

На фиг. 1 представлен вариант исполнения устройства для управления запираемым тиристором. Устройство подключено к управляющему электроду и катоду запираемого тиристора 1 и к положительному полюсу 2

и отрицательному полюсу 3 источника питания. Отрицательный полюс 3 соединен с катодом запираемого тиристора 1.Устройство содержит полупроводниковый ключ, в качестве которого может быть использован, например, транзистор 4, ограничивающий ток включения и удержания резистор 5, включенный между транзистором 4 и управляющим электродом запираемого тиристора 1, дроссель 6 с разрядной 7 и вспомогательной 8 обмотками, соединенными последовательно и согласно, начала которых обозначены точками, разрядный 9 и вспомогательный 10 резисторы, соединено

х| 4 GJ ГО 00

ныв последовательно с соответствующими обмотками дросселя 6, согласующий резистор 11, подключенный к управляющему электроду и катоду запираемого тиристора

1,разрядный диод 12. включенный между управляющим электродом запираемого тиристора 1 и общей точкой соединения обмоток 7, 8 дросселя 6, и блок управления 13, вырабатывающий сигнал управления f транзистором 4.

Устройство, представленное на фиг. 1, работает следующим образом.

Блок 13 вырабатывает сигнал f, под действием которого транзистор 4 включается и остается включенным на протяжении времени tf действия сигнала f (фиг. 6). По цепи положительный полюс источника 2 - транзистор 4 - резистор 5 - управляющий переход запираемого тиристора 1 отрицательный полюс 3 протекает ток ь включения запираемого тиристора 1, который в дальнейшем удерживает его во включенном состоянии. По цепи положительный полюс 2 - транзистор 4 - резистор 10 - дроссель 6 - резистор 9 - отрицательный полюс 3 протекает ток заряда дросселя 6. По окончании сигнала f транзистор 4 отключается, ток из обмотки 8 трансформируется в обмотку 7 и замыкается по цепи обмотка 7 - резистор 9 - управляющий переход запираемого тиристора 1 - диод 12 - обмотка 7. Разрядный ток, амплитуда которого lo, протекает через управляющий переход запираемого тиристора 1 в обратном направлении, в результате чего тот отключается. Часть разрядного тока дросселя 6 замыкается в контуре обмотка 8 - диод 12 - резистор 5 - резистор 10 - обмотка 8. Доля этой части тока обычно незначительна, так как величина сопротивлений резисторов 5 и 10 значительно больше величины сопротивления резистора 9 и управляющего перехода запираемого тиристора. По истечении периода повторения Т процессы повторяются.

Отличие схемы, изображенной на фиг.

2,от схемы по фиг. 1 - наличие дополнительного источника постоянного напряжения, положительный полюс 14 которого подключен к катоду запираемого тиристора 1 через дополнительный резистор 15, а отрицательный полюс 16 подключен к управляющему электроду запираемого тиристора 1 непосредственно. Дополнительный источник выполнен аналогично основному.

Устройство, изображенное на фиг, 2, работает аналогично устройству на фиг. 1. Отличие в том, что после окончания импульса тока отключения 10 по цепи положительный полюс 14 - резистор 15 - управляющий переход запираемого тиристора 1 - отрицательный полюс 16 протекает ток 0, удерживающий запираемый тиристор в отключенном состоянии (фиг. 7).

Введение дополнительных источника и

резистора не вносит существенного усложнения в устройство.

На фиг. 3 представлен вариант устройства для управления запираемым тиристором с вспомогательным полупроводни- ,

0 ковым ключом, в качестве которого использован транзистор 17, включенный последовательно с цепочкой вспомогательных резистора 10 и обмотки 8 дросселя 6. Управление вспомогательным транзисто5 ром осуществляется сигналом f .вырабатываемым блоком 13. Начальная фаза сигнала f смещена относительно начальной фазы сигнала управляющего основным транзистором 4, см. диаграмму на фиг. 8, где рас0 смотрен случай с отстающим фазовым смещением f относительно f. Кроме того, первоначальная схема устройства может быть дополнена конденсатором 18 и зарядным резистором 19, предназначенными для

5 формирования импульса включения запираемого тиристора, амплитуда в которого пре- вышает ток удержания в запираемого тиристора во включенном состоянии.

Работа устройства по фиг. 3 протекает

0 следующим образом.

В исходном состоянии транзисторы 4 и

17отключены, конденсатор 18 заряжен по цепи положительный полюс 2 источника питания - резистор 19 - конденсатор 18 5 отрицательный полюс 3 источника питания до напряжения источника питания. При включении транзистора 4 конденсатор 18 разряжается по цепи конденсатор 18-тран- зистор 4 - резистор 5 - управляющий пере0 ход запираемого тиристора 1 - конденсатор

18до напряжения, определяемого делителем, образованным из резисторов 19 и 5 и управляющим переходом запираемого тиристора с согласующим резистором 11. Ам5 плитуда разрядного тока в конденсатора 18 превышает установившееся значение тока IB в цепи положительный полюс 2 - резистор

19- транзистор 4 - резистор 5 - управляющий переход запираемого тиристора 1 - от0 рицательный полюс 3. Часть тока источника ответвляется в цепь диод 12 - обмотка 7 - резистор 9, благодаря чему дроссель 6 частично запасает энергию. Под действием импульса 1В запираемый тиристор 1

5 включается, а под действием импульса IB удерживается во включенном состоянии. С задержкой t 17 включается транзистор 17. По цепи положительный полюс 2 - транзистор 17 - резистор 10 - дроссель 6 - резистор 9 - отрицательный полюс 3 протекает

ток 1в,в результате чего дроссель 6 получает

требуемый запас энергии в полном объеме.

По истечении времени tf от начала

включения транзистора 4 он и транзистор

17отключаются. Дроссель б разряжается по цепи обмотка 7 - резистор 9 - управляющий переход запираемого тиристора 1 -диод 12 - обмотка 7, создавая импульс lo отключения запираемого тиристора 1. Конденсатор

18заряжается, схема готова к повторному включению.

На фиг. 4 представлен вариант исполнения устройства для управления запираемым тиристором, отличающийся наличием дополнительных элементов, аналогичных основным, а именно наличием дополнительного источника питания постоянного напряжения с полюсами положительным 14 и отрицательным 16, дополнительного дросселя 20 с разрядной 21 и вспомогательной 22 обмотками, дополнительных резисторов -ограничивающего 15, разрядного23, вспомогательного 24, дополнительного разрядного диода 25, дополнительного полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 26. Дополнительные элементы соединены по схеме, аналогичной основной, оговоренной в первом пункте формулы, отличающейся от нее только подключением к управляющему переходу запираемого тиристора 1. Если основная схема подключена к управляющему переходу в прямом направлении, то дополнительная схема подключена к управляющему переходу в обратном направлении.

Идентичность соединения основных и дополнительных элементов обеспечивает идентичность их работы в устройстве по фиг. 4. Работают основные и дополнительные элементы поочередно (см. диаграммы на фиг. 9), что задается действием в проти- вофазе сигналов управления f - основным транзистором 4 и f-дополнительным транзистором 26. Основные элементы формируют импульсы 10 - отключения запираемого тиристора 1 и 1а - удержания его во включенном состоянии согласно описанию работы схемы по фиг. 1, дополнительные элементы аналогичным образом формируют импульсы 1В - включения запираемого тиристора 1 и lo удержания его в отключенном состоянии.

Введение дополнительных элементов устройства делает его универсальным, способным формировать разнообразные импульсы управления запираемым тиристором.

На фиг. 5 представлен вариант исполнения устройства для управления запираемым тиристором с наличием отсекающего диода 27 в цепи органического резистора 5. Работа схемы по фиг. 5 аналогична работе схемы по фиг. 1. Отличие заключается в отсутствии в схеме по фиг. 5 части разрядного тока дросселя 6 в резисторах 5 и 10.

Отсутствие дополнительного разряда дросселя снижает потери, что имеет значение для мощных устройств управления запираемым тиристором.

0Формула изобретения

1. Устройство для управления запираемым тиристором, содержащее дроссель, один вывод обмотки которого связан с первым выводом первого резистора, второй вы5 вод которого предназначен для подключения к катоду запираемого тиристора, источник питания, второй резистор, первый вывод которого связан с другим выводом обмотки дросселя, отличающееся тем,

0 что с целью повышения надежности работы, обмотка дросселя выполнена со средней точкой, введены третий резистор и диод, катод которого соединен с средней точкой обмотки дросселя, а анод связан с первым

5 выводом третьего резистора и предназначен для подключения к управляющему электроду тиристора, блок коммутации, обеспечивающий подключение вторых выводов второго и третьего резисторов к поло0 ; ительному выводу источника питания, отрицательный вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора, причем управляющий вход блока коммутации подключен к блоку управления.

52. Устройство по п. 1,отличающеес я тем, что блок коммутации выполнен в виде полупроводникового ключа, один силовой вывод которого соединен с положительным выводом источника питания, другой

0 силовой вывод соединен с вторыми выводами второго и третьего резисторов, а управ- ляющий вход использован как управляющий вход блока коммутации.

3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- 5 с я тем, что в него введены дополнительный

резистор и дополнительный источник питания, отрицательный вывод которого соединен с анодом диода, а положительный вывод - через дополнительный резистор - с 0 вторым выводом первого резистора.

4.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок коммутации выполнен в виде первого и второго полупроводниковых ключей, первые силовые выводы которых

5 связаны с положительным выводом источником питания, вторые силовые выводы соединены с вторыми выводами второго и третьего резисторов соответственно, а управляющие входы использованы в качестве управляющего входа блока коммутации.

причем блок управления выполнен с обеспечением подачи импульсов управления на управляющие входы первого и второго полупроводниковых ключей с фазовым сдвигом.5

5.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что первый вывод третьего резистора связан с анодом диода через дополнительный диод.

6.Устройство по п. 1,отличающее- 10 с я тем, что введены четвертый, пятый и шестой резисторы, дополнительный дроссель, дополнительный источник питания,

дополнительный диод и дополнительный блок коммутации, соединенные аналогично первому, второму и третьему резисторам, дросселю, источнику питания, диоду и блоку коммутации, причем анод дополнительного диода соединен с вторым выводом первого резистора, анод диода соединен с вторым выводом четвертого резистора, а блок управления выполнен с обеспечением подачи импульсов управления на дополнительный блок коммутации в противофазе с импульсами управления основного блока коммутации.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для включения и отключения двухоперационных тиристоров, целью изобретения является повышение надежности работы устройства, указанная цель достигается введением диода 12, который после отключения ключа 4 создает контур для тока размагничивания дросселя 7, в результате чего запирается тиристор 1. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

П

-ыS #

77

Фиг.1

п

о

«П ,

12

д

ЈН

Фиг. 2

ilQ ,IU

LB

i-o

Фиг Л

I Л

Ч-Го

О

ю

27

12

д

Н

9

11

OJ

Фиг. 5

Фиг.6

to t V

Фиг. 7

/

t f

/

fl

fl

t fitft

V 4

Фиг. В

i

i

фиг. 9