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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управ- ления силовыми ключами различных устройств преобразовательной техники.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - варианты устройства для формирования управляющего импульса положительной и отрицательной полярности соответственно; на фиг. 4 - показано включение диода в RC-цепь и шунти- рование конденсатора этой цепочки дополнительным резистором.

Устройство для управления силовым тиристором содержит источник постоянного

напряжения 1, вспомогательный ключ 2, по- роговый элемент 3. резисторы смещения 4, 5. Пороговый элемент 3 может быть ззшун- тирован конденсатором 6. К выходным зажимам устройства подключен силовой ключ 7. Последовательно с пороговым элементом 3 может бы ть включен резистор 8.

На фиг. 2 и 3 резистор смещения 4 и пороговый элемент 3 подключены к выводам источника постоянного напряжения 1 через диоды 9 и 10 соответственно. Вспомогательный ключ содержит транзисторы разных типов проводимости 11 и 12, резисторы 13 и 14, зашунтированные соответственно РС-цепочками(15-16)и(17-18), резисторы 19 и 20.

О vj VI 00

На фиг. 4 последовательно с RC-цепоч- кой (15 16) включен диод 21. Конденсатор 15 злшунтирован резистором 22,

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии вспомогательный ключ 2 закрыт. По цепи 1-4 - управляющий переход силового тиристора 7-5-1 проходит ток смещения, и управляющий переход силового тиристора 7 смещен в обратном направлении. При отпирании вспомогательного ключа 2 по цепи 1-2 - управляющий переход силового тиристора 7 -3-1 проходит ток управления, и тиристор 7 отпирается. Для уменьшения динамического сопротивления пороговый элемент 3 может быть зашунтирован конденсатором

6.Для ограничения тока управления последовательно с пороговым элементом 3 может быть включен резистор 8.

Для выключения силового тиристора 7 (силового транзистора) запирают вспомогательный ключ 2 и управляющий переход силового тиристора 7 смещается в обратном направлении током смещения.

Для выключения тиристора 7 запирают вспомогательный ключ 2 одновременно с подачей обратного смещения на тиристор.

В качестве вспомогательного ключа 2 могут быть использованы, например, полностью управляемые тиристоры. Однако полностью управляемые тиристоры имеют относительно большое время включения, что приводит к уменьшению скорости нарастания тока управления силового тиристора.

С целью повышения скорости нарастания тока управления силового тиристора 7 вспомогательный ключ 2 выполнен на транзисторах 11 и 12 различных типов проводимости (см. фиг. 2, 3). Первый вывод источника постоянного напряжения 1 через резистор 13, зашунтированный RC-цепоч- кой (15-16) и транзистор 11 соединен с управляющим электродом силового тиристора

7,база транзистора 11 через резистор 19 связана со вторым выводом источника постоянного напряжения 1, а через резистор 14, зашунтированный RC-цепочкой (17-18). транзистор 12 и диод 9 - с первым выводом источника питания 1. База транзистора 12 через резистор 20 связана с коллектором транзистора 11. Резистор смещения 4 через диод 9 подключен к первому выводу источника питания 1, к второму выводу которого через диод 10 подключены пороговый элемент 3 и дополнительный резистор смещения 5 Выводу управления устройством подключены к fvjc и эмиттеру транзистора 12.

В исходном состоянии транзисторы 11 и 12 закрыты. По цепи 1-9-4-управля- ющий переход тиристора 7-5-10 проходит ток (см. фиг. 2). Управляющий переход силового тиристора 7 смещен в обратном направлении. Падение напряжения на диодах 9 и 10 смещает в обратном направлении транзисторы 12 и 11 соответственно. Вместо диодов 9 и 10 при необходимости могут

0 быть включены стабилитроны.

При подаче управляющего сигнала открывается транзистор 12. По цепи 1-9-12-14 (17-18) - база транзистора 11 начинает протекать ток, что приводит к появлению тока

5 по цепи 1-13 (15-16)-11 -7-3-10-1, а также к дополнительному току базы транзистора 12 через резистор 20. Происходит лавинообразное отпирание транзисторов 11 и 12. Последовательно соединенные пороговый

0 элемент 3 и диод 10 могут быть зашунтиро- ваны конденсатором 6.

Входной сигнал противоположной полярности запирает транзистор 12, запирается транзистор 11, управляющий переход

5 силового тиристора 7. смещается в обратном направлении.

RC-цепочки (15-16) и (17-18) обеспечивают формирование форсированной части импульса управления ключом 7. Параметры

0 форсированной и установившейся частей управляющего импульса могут устанавливаться независимо.

Длительность запирающего импульса должна быть не меньше четырех постоян5 ных времени разряда конденсатора 15. При управлении силовыми тиристорами минимальная длительность запирающего импульса равна примерно 100 мкс.

Минимальная длительность отпираю0 щего импульса равна нескольким микросекундам.

Для уменьшения минимальной длительности запирающего импульса последовательно с RC-цепочкой (15-16) включен

5 диод 21, а конденсатор 15 зашунтирован резистор 22 (см. фиг. 4).

Устройство работает следующим образом. При отпирании транзистора 11 форсированная часть импульса управления

0 тиристором 7 формируется RC-цепочкой (15-16). После заряда конденсатора 15 ток через диод 21 определяется последовательно соединенными резисторами 22 и 16 и значительно меньше амплитудного значе5 ния тока. Полярность напряжения на конденсаторе 15 при этом указана на чертеже. При запирании транзистора 11 диод 21 исключает разряд конденсатора 15 через резисторы 13 и 20. Конденсатор разряжается через резистор 22. В этом случае длительность запирающего сигнала должна быть больше времени обратного восстановления диода 21 и может измеряться микросекундами.

Скорость нарастания и спада тока управления силового тиристора 7 определяется параметрами транзисторов 11 и 12 благодаря положительной обратной связи и не зависит от параметров сигнала управления.

Малая длительность управляющих импульсов устройства, низкие требования к фронтам позволяют включить на входе по- мехоподавляющие цепочки из пороговых элементов, конденсаторов, резисторов и исключить ложное срабатывание устройства. Помехи по цепи источника питания могут быть легко отфильтрованы конденсатором фильтра.

Источник постоянного напряжения 1 может быть удален от силового ключа.

Импульсы управления устройством могут подаваться через развязывающий трансформатор.

Формула изобретения 1. Устройство для управления силовым тиристором, содержащее источник питания, первый конденсатор, один вывод которого соединен с положительным выводом источника питания, другой - с отрицательным, первый транзистор, база которого соединена с одним выводом первого резистора и одним выводом источника сигнала управления, эмиттер первого транзистора соединен с другим выводом источника сигнала управления, катодом первого диода, анод которого соединен с положительным выводом источника литания и катодом второго диода, анод которого соединен с базой первого транзистора, коллектор которого

через первую RC-цепь, зашунтировлнную вторым резистором, соединен с базой второго транзистора, обратной по отношению к первому транзистору проводимости, коллектор которого соединен с одним выводом второй RC-цепи и одним выводом третьего резистора, эмиттер второго транзистора предназначен для подключения к управляющему электроду силового тиристора, четвертый резистор, один вывод которого соединен с базой второго транзистора, другой -с одним выводом второго конденсатора, другой вывод которого соединен с одним выводом пятого резистора, третий диод, катод которого соединен с отрицательным выводом источника питания и другим выводом четвертого резистора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены стабилитрон и шестой резистор, причем катод стабилитрона предназначен для подключения к катоду силового тиристора, анод соединен с анодом третьего диода, один вывод шестого резистора предназначен для подключения к управляющему электроду силового тиристора, другой соединен с анодом стабилитрона, катод которого соединен с также с другим выводом второго конденсатора, другой вывод пятого резистора соединен с эмиттером

первого транзистора, другой вывод первого резистора соединен с коллектором второго транзистора, другой вывод третьего резистора связан с другим выводом второй RC- цепи и соединен с положительным выводом

источника питания.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что другой вывод второй RC-цепи соединен с другим выводом третьего резистора через дополнительный диод, з конденсатор второй RC-цепи зашунтирован дополнительным резистором.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления силовыми ключами различных устройств преобразовательной техники. Целью изобретения является упрощение устройства. В исходном состоянии вспомогательный ключ 2 закрыт. По цепи источник питания 1- резистор 4 - управляющий переход тиристора 7 - резистор 5 - источник 1 проходит ток, и управляющий переход тиристора 7 смещен в обратном направлении. При отпирании ключа 2 по цепи источник 1 - ключ 2- управляющий переход тиристора 7 - стабилитрон 3 - источник 1 проходит ток управления, и тиристор 7 отпирается. Для уменьшения динамического сопротивления стабилитрон 3 может быть зашунтирован конденсатором 6. Для ограничения тока управления последовательно с стабилитроном 3 может быть включен резистор 8. Для выключения тиристора 7 запирают вспомогательный ключ 2 и управляющий переход тиристора 7 смещается в обратном направлении током от источника 1. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С

Фиг.1

фиг. 2

IK И

iЈ

2tf

|V (V . П;

л iff

;/7 7

№7

Л7/

№

Ь/5

И

Ъ9

фиг.З

М

15 ±

и

13

(№угфигЛ