Устройство для защиты тиристоров в тиристорном ключе Советский патент 1992 года по МПК H02H7/12 

VI о

N К) N) О

И - Гф ление относи :сч к ;,диотехнике и может Онть исгользослмо ,-i. я защити тиpHCi UpJR П ТИО ИЛОрНОЧ ГЛК:- Р F UCOKOпольтных импу/(, :ных модуляторах при заряде-рэзрпдс ем костного .ч а коп и тел я (или к.ч-.опни-лыс.-й линии).

Известно устройство дли лимиты тири- стороа в т /рг.сторком ключе (устройство для деления напряжений на последовательно включенных ту.ристорзх), содержащее многообмоточный трансфер. згор. резисторы и конденсашры. Каждая сг мсткг трансформатора соедииио последовательно с резистором, з пиунтирояаигл м конденсатором, и образованная twii цепь подключена параллельно к каждому из последопэтельмо включенных тиристоров. причем обмотки трансформа re-ров включены согласно и имеют одинаковое число витков,

Недостатком известного устройства является то, что в устройстве не предусмотрено ограничение тока при открыва-, нии тмристоров. Это мо-х-ют привести к локальному перегреву в тир;сторэх при переходных процессах при включении ти- ристороз.

Известно тс;:же устройство для защиты тиристоров в тирмсторном клю-;е. содержащее последовательно включенные тиристо- ры, с включенными параллельно каждому тирнстору туширующими резисторами, параллельно которым включены последовательно соединенные длод, ззшунтиро- вэнны, резистором, и конденсатор, причем анод диодз соеднне; с анодом шристорз,.

Недостатком этого изсестього устройства является то. что устройс i сал/i.q защиты тиристоров имеет недостаточную надежность я при открыгзнии тпристоров возникает их локальный nepeipea.

Это вызвзко тем. что чер.. тирнстор протекает ток разряда емкости тора згмцить:. под -ю -.нного па- раляельно тиристеру. Это приводит к теплоп;.;долсн -о нл тмрп слор дополнительной мощности рсссеивани и к сниже- нию уровня коммутируемого тока нагрузки.

При сткрырпнии тиристорое не предусмотрено ограниченно нарастания тока через тиристоры.

Изустно, что устройство дчч защиты TV i/исторов в 11фиг- орнсм клк;чо. содержащее последовательно L-ключемные ти- ристори. ря ом; рное рясппгделение

СОЗ.еПСТГ.1«Г На КОТС Г МХ ОСУШ-Г - .Я5ТСЯ R

и НС-цспочк 1| -г,,. длг; orp, in i :, H 5 скорости

1 8рпСТР :1Я 101 - МЧ pliCTOI-i- X При ОкЛЮЧС ИМИ .. AfCCCe.H.

Однако уст)0йстпо защиты тиристоров имеет нс-/ .ост почну| ; г;а/к:-т ность, при работе гнриг.юрои игзникл -г их дополнительный р 30(рон, 1 ак кнк через тиристоры

протеклю т .зки ргорндд емкостей кои/ien саторос сх.;/ы защиты.

Это приводит к тепловыделению на тиристорох дополнительной мощности рассеиэлния и к снижению уровня коммути0 руемого тиристором тока нагрузки.

Включение отдельных тиристоров в ти- ристорном ключе происходит от индиниду- а л t н ых схем формирования токов управления с использованием динисторов.

5 При этом не обеспечивается одновременность подачи на псе тир .-сторы в тиристор- ном ключе токов управления, так как динисторы одного и того же типа имеют разные пороги срабатывания по намряжо0 нию. Отдельные тпристоры при этом будут работать о более тяжелом режиме, что приведет к сни/кению их надежности.

Для защиты or перенапряжений на ти- ристорном ключе применен симметричный

5 ограничитель напряжения (в прямом и об- рзтном направлениях).

Для обеспечения возможности использования Р высоковольтных импульсных модуляторах кзк тиристоров, обладающих

9 одинаковым уровнем напряжения в прямом и обратном направлениях, так и выпускаемых промышленностью быстродействующих тиристоров. допустимое обратное напряжение на которых значительно ниже

5 допустимого прямого напряжения, неоохо- дгм несимметричный ограничитель напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности з.чщнги тиристоров и улучшение теп0 левого режима работы при использоо- нии в вь сокопольтных импульсных модул ч юрах. При использовании изобретения обес- псчив етс« возможность полностью использовать тпристоры по току для

5 KOMMyTaiiHM тока нагрузки. Дополнительно изобретение позволяет уменьшить мощность, потребляемую от первичного источника энергопитания, при периодически повторяющемся процессе заряда-разряда.

0На чертеже при ведуну электрическая схема дпч защиты шристороп о тиристор- ном ключе.

Устройство для злгциты тпристоров в ти- ристорнсм ключе. ct.i:rocLJ OM из пог.лодовл5 TC U-HO П - Л ччченпы/ U -pi-. CplTl 1 . СОДГ рНЛ-П

др- с сеоь 6. одним . Ч : f 1 прс дна. тлчен- Hsu - /V04 Г - Дкл:.0 еч: г. о. -мому nut . ni- рис торног о г. . г, другим - для П .;:;.л;о;..::iT-i чсооз о рЭ ч пе/ Ь .ч.ек; ; к ,.rs: г г- у CNiri .i/v/ I i.-;:; т Of .nOro К 1Ю Л.

первые резисторы 2 по числу тиристоров в ключе, предназначенные для параллельного включения к соответствующим тиристорам. по числу тиристоров диоды 3 и цепочки из параллельно включенных конденсатороо 4 и вторых резисторов 5, одни выводы которых предназначены для подключения к катодам соответствующих тиристорсв 1, а другие выводы указанных цепочек подключены к катодам соответствующих диодов 3. аноды диодов 3 предназначены для подключения к анодам соответствующих тиристоров 1, а в качестве ограничителя перенапряжений применена цепочка из последовательно включенных лавинных диодов 7 и резисторов 8.

. Устройство работает следующим образом.

В процессе заряда емкостного накопителя в высоковольтном импульсном модуляторе роль элементов, обеспечивающих равномерное распределение напряжений натиристорах 1. последовательно включенных, в закрытом состоянии выполняют пер- . вые 2 и вторые 5 резисторы и конденсаторы 4 защиты. При одновременной подаче импульсов управления (на участке управляющий электрод - катод) на каждый из последовательно включенных т-иристороэ в том случае, если все тиристоры одновременно не открылись, конденсаторы 4 защиты тех тиристороа 1,которые не открылись. образуют совместно с дросселем 6 последовательный колебательный контур. Перепад напряжения, который образуется при открывании тиристоров, в результате разницы напряжений между напряжением на накопительном конденсаторе модулятора и напряжением на оставшихся еще не открытыми тиристорах, в первый момент будет приложен к дросселю 6. Затем начинается процесс заряда емкости в последовательном колебательном контуре и напряжение на конденсаторах 4 защиты, подключенных к тем тиристорам 1, которые еще не открылись, при этом будет нар астать. При нарастании напряжения на неоткрывшихся тиристорах процесс их включения ускоряется. Параметры дросселя 6 и конденсаторов 4 защиты должны быть такими, чтобы за время нарастания напряжения на конденсаторах 4 защиты до уровня, не превышающего допустимое напряжение на закрытых тиристорах, оставшиеся не открытыми тиристоры 1 открылись, т.е. открывается весь тиристорный ключ. Вторые резисторы 5 обеспечивают рязряд конденсаторов 4 защиты до какого-то уровня с тем. чтобы при последующем заряде емкостного накопителя модулятора-налряжение на конденсаторах 4 защиты выросло до установившегося уровня. Следует отметить, что при этом сопротивления первых шунтирующих резисторов 2 можно взять большей величины, т.е. с уметом сопротивлений вторых резисторов 5.

При периодически повторяющемся процессе работы модулятора неполный разряд конденсаторов 4 защиты позволяет умсньшить потребляемую мощность- Цепочка из последовательно включенных лавинных диодов 7 и резисторов 8 имеет следующее назначение. В предложенном устройстве лавинные диоды 7 включены

встречно по- отношению к тиристорному ключу. При этом при достижении определенного уровня прямого напряжения (по отношению к тиристорам) на накопительном конденсаторе модулятора и, соответственно. на тиристорном ключе, на лаоинных диодах 7 происходит лавинообрззование. В этом случае происходит ограничение прямого напряжения на тиристорном ключе. Для импульса обратного напряжения (по отношению к тиристорам), который может образоваться в результате реакции нагрузки, лавинные диоды включены в прямом направлении (при этом на них нет лавинообра- зования), а включенные последовательно с

лавинными диодами резисторы при этом служат для ограничения тока, т.е. происходит защита тиристорного ключа от обратного напряжения.

Для сравнения величин напряжения лавинообразооания и прямого напряжения на диоде можно привести справочные данные для одного лавинного диода типа 2Д206 В: амплитуда обратного напряжения или по-- стоянное обратное напряжение 600 В,

т.е. напряжение лавинообразавания при этом составит 600-1000 В; постоянное прямое напряжение 1,5 В (при токе через диод 1 А). Следует также отметить, что в предложенном устройстве дроссель и.цепочка из последовательно включенных лавинных диодов и резисторов функционально взаимно связаны следующим образом. Наличие цепочки из последовательно включенных лавинных диодоз и резисторов

обеспечиоает защиту тиристороо от превышения допустимого уровня по обратному напряжению при длительном по времени воздействии обратного напряжения, но в тоже время такая защита может быть относительно инерционной по быстродействию. Дроссель же при этом обеспечивает быстродействующую защиту тиристороо от превышения допустимого уровня по обратному напряжению при относительно краткозреГ/Н НЯЫХ fiO3, i. ВИЯХ Сбр ГИОГО наПрЯЛ г :иия. л то же о.смр в уел рейс гее дроссель че предназначен для о.Оеспечения З цць-ты от д;инс:Л,ниго isoj.v.v. -C fii.v.R но. о напряжет;-. При совместней работе

указзнных цй. Ю -ек с пред/юх-:-:ппм устройство ::е требуется г.хяючение каких-либо .анализаторов но определение дк.пе.но- сти воздейстаи.-. обратное о нч;.ряж.ения.

Кроме того, при последоегтельном соединении лзвинных диодов tie робуется паpaj ;; ;3,v,t;ofO чм. включения ограничителей

нйПр% ЖСНИЯ.

Были проведены испытания с нормальных и особых климатических условиях устройств для защиты тиристор -f п составе тирмсторпых кл: :-ЧРЙ, соотсчигпх:

из пяти пос. ;едойгтел1.нс включенных тирлстсров 2У221Б (иппряхен е заряда на накопительном конденсаторе модулятора 2500 В. ток в тирмстсрном к.мсче 70 А. частота повторения 250 имп./с); с-з восьми по- сгедсвательно включенных тиристорог 2V221Б (напряжение ка нйкошстельном конденсаторе модуг.йтерз ЗСОО С, ток в тмри- глорном хл;очо 40 А, частота повторения 700 нмп./с). Пр:.1 этом импульс: управлении одлзались на у- зстки управляющей элсят- i од -- катод всех- тиристороз ключа с вторичных обметок трансформатора одновременно.

Положительные результаты испытаний подтверждают высокую нздемкость работы тиристсрных с г; ч)-ей с предложенным устройством для защиты тиристос ов.

Пред.ооженмоэ устройство защиты тиристороз В ТирИСТОрНОМ КЛКУ Э В ВЫСОКОволЬтном импульсном модуляторе с емкостным мыслителем позволяет позысить надехиость защиты тиристороз и улучшить тепловой режим работы тирнсторов.

Предложенное устройстео позволяет экономить электроэнергию, потребляемую от первичного источника питск..л, при периодически повторяющемся процессе заряда- разряда, при неполном каждой тиристорной ;v-iЈл: е) емкоеref; конденсаторов защит ы через шуктиру ои с и.ч резисторы. П| ;i si ом Л|;о1 омил энергии козр. юэет с уг ел:-;чен ,1С1 | чаглты поогорения.

PRUJOH яонрос ЗгТиииы трисюрного к/моча от обргтно/о напряжении с той точки

зрение, что выпускаемые .ииленно- стыо быстродействующие тиристоры допускают прямое напряжение, например 300-1000 В, з допустимое обратное напряжение для них составляет, например, всего

50 В или менее (например, для тирмстороо 2У221Б).

Предложенное устройство защиты ти- ристорогз позволяет использовать дроссель заидиты одновременно и для формирования

требуемой (фушзны нарастания фронта импульса напряжения на нагрузке, если дроссель выполнить в виде дросселя насыщения.

Ф о р и у- л. з изобретения

Устройство для защиты тиристоров в ти- р /стсрном ключе, состоящем из последовательно включенных тиристоров, содержащее дроссель, одним выводом

предназначенный для подключения к одному ьызоду тиристорного ключа, а другим - для подключения через ограничитель нэ- прг.хения к другому выводу тиристорного ключд, первые резисторы по числу тиристороз в ключе, предназначенные для параллельного включения к соответствующим тиржгторгм. по числу тиристоров диоды и цепочки из параллельно включенных конденсаторов и вторых резисторов, одни выводы которых предназначены для подключения к катодам соответствующих тиристоров, а другие выводы указанных цепочек подключены к катодам соответствующих диодов, отличающееся тем, что,

с целью повышения, надежности защиты и улучшения тепловою режима работы при использовании его в высоковольтных импульсных модуляторах, аноды диодов предназначены для подключения к диодам

соответствующих тиристоров, а в качестве ограничителя перенапряжений применена цепочка из последовательно включенных лэсинных диодов и резисторов.

Изобретение относится к области электротехники. Целью изобретения является повышение надежности защиты и улучшение теплового режима работы при использовании его в высоковольтных импульсных модуляторах. Устройство содержит последовательно включенные тиристоры 1. дроссель 6, предназначенный для подключения одним выводом к одному выводу тиристор- ного ключа, а другим для подключения через ограничитель напряжения к другому выводу тиристорного ключа, первые резисторы 2 по числу тиристоргв 1 в ключе, предназначенные для параллельного включения к соответствующим тиристорам 1. по числу тиристоров 1 диоды 3 и цепочки из параллельно включенных конденсаторов 4 и вторых резисторов 5. одни выводы которых предназначены для подключения к катодам соответствующих тиристоров 1, а другие выводы указанных цепочек подключены к катодам соответствующих диодов 3. аноды диодов 3 предназначены для подключения к анодам соответствующих тиристоров 1. а ь качестве ограничителя перенапряжений Применена цепочка из последовательно включенных лавинных диодов 7 и резисторов 8. 1 ил. (/ С