Устройство для управления силовым тиристором Советский патент 1992 года по МПК H02M1/08 

(Л С

Изобретение относится к электротехнике и может быть -использовано для включе-нк?я тиристоров в'преобразовательиых устройствах. Целью изобретения является повышение надежности в работе и устойчивости к перегрузкам по напряжению. Цель достигается введением тирист^а 1, в управляющую цепь которого включен стабилитрон 8. При,зарядке конденсатора 5 до налряжения стабилизации стабилитрона 8 открывается тиристор 1 и заряд конденсатора 5 прекращается, при этом исключается возможность протекания через стабилитрон 8 тока больше допустимого. 2 ил. 1 табл.

V4 О О

ь.

Ы

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для вхлючения тиристоров в различных преобразовательных устройствах.

Известен формирователь импульсов включения тиристоров, содержащий конденсатор, который заряжается через два резистора и два диоДа до напряжения стабилитрона, транзисторный ключ, которыйоткрывается по сигналу генератора переменного напряжения и подключает конденсатор к цепям управления тиристора, формируя крутой передний фронт импульса включений.

Недостатком указанного формирователя является низкий КПД из-за значительных потерь в последовательно соединенных резисторе и стабилитроне, которые тем больше, чем выше прямое напряжение на тиристоре. Для стабилизации напряжения на конденсаторе при больших напряжениях на тиристоре приходится использовать дорогостоящие мощные стабилитроны, количество которьгх находится д прямой зависимости от величины максимально возможного тока стабилизации. Кроме, того, для исключения влияния рассеиваемого тепла элементами параметрического стабилизатора напряжения на другие элементы устройства необходимы средства обеспечения теплоотвода (радиаторы, воздушное охлаждение и др.) что усложняет конструкцию и ухудшает массогабаритные и стоимостные показатели.

К недостаткам формирователя отнрсится также невысокая надежность включения тиристора из-за наличия провалов в поддерживающей части (вершине) импульса тока, возникающих вследствие плохой фильтрующей способности конденсатора, подключенного к генератору переменного напряжения прямоугольной формы через трансформатор и двухполупериодный выарямитель.

Наиболее близким к предлагаемому по техйической сущности является устройство Для управления тиристором, входящим в состав высоковольтного тиристорного вентиля, содержащее подключенную к аноду тирийтора токоограничивающую RC-цепь, -соединенную с входом однополупериодного выпрямителя, образованного двумя диодами. К положительному полюсу выпрямителя подключен накопительный конденсатор, который другим своим выводом соединен с коллектором вспомогательного тиристора эмиттер которого подключен к отрицательному полюсугвыпрямителя. Вспомогательный транзистор шунтирован в обратном направ-пении диодом. База транзистора подключена к аноду стабилитрона, который своим катодом соединен с положительным полюсом выпрямителя, к которому подключены также одна из обкладОк включающего конденсатора и вывод управляемого светом полупроводникового ключа, выход которого предназначен для соединения с управляющим электродом тиристора, другая обкладка включающего конденсато0 ра соединена с катодом тиристора.

Недостаток известного устройства состоит в том, что на|сопительный конденсатор заряжается через транзистор, который, благодаря включенному в его базовую цепь стабилитрону, работает.в линейном режиме, характеризующемся большими тепловыми потерями, что снижает надежность его работы, а значит, и устройства в целом. Использование средств теплоотвода и

0 трайзисторов с большим запасом мощности для повышения надежности, приводит к ухудшению стоимостных показателей таких устройств, количество которых в тиристорном преобразователе равно количеству ти5 рисгоров.,

Устройство также критично к импульсным скачкам и длительным повышениям напряжения на силовом тиристоре.

Целью изобретения является повыше0 ние надежности работы и устойчивости к перегрузкам по напряжению устройства для I управления силовым тиристором.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее подключенную к

5 аноду тиристора токоограничивающую RCцепь, соединенную с 1$атодом первого диода и анодом второго диода, катод которого со-; единен с первой обкладкой включающего конденсатора и первым выводом управляемого ключа, второй вывод которого соединен с анодом первого диода i второй обкладкой включающего конденсатора, а также стабилитрон, дополнительно введен вспомогательный тиристор, управляющий

5 электрод которого соединен с анодом стабилитрона, анод - с катодами стабилитрона и первого диода, а катод - с катодом силового тиристора. . Использование тиристора, который

0 имеет меньшие тепловые потери, чем транзистор, работающий в линейном режиме, повышает надежность устройства за счет исключения значительного тепловыделения этим полупроводниковым элементом. При

5 замене транзистора на тиристор, в основном, рассеивает тепло пассивный элементрезистор RG-цепи; Кроме того, меньшее количество элементов в предлагаемом устройСТ09 упрощает его конструкцию, а также обеспечивает повышение надежности. Использование тиристора обеспечивает устойчивость устройства-к перегрузкам по напряжению.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с наиболее близкими известными решениями видны из таблицы.

На фиг.1 изображена .принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - то же, пример выполнения.

Устройство управления силовым тиристором 1 (фиг.1) содержит токоограничивающую RC-цепь 2, соединенную одним выводом с катодом первого диода 3 и анодом второго диода 4, катод которого соединен с первой обкладкой включающего конденсатора 5 и первым выводом управляемого ключа 6, второй вывод которого соединен с управляющим электродом силового тиристора 1, катод которого соединен с анодом первого диода 3 и второй обкладкой включающего конденсатора 5, а также пороговый ключ, образованный тиристором 7 и стабилитроном 8, катод которого соединен с анодом второго диода 4 и анодом тиристора 7, управляющий электрод которого соединён с анодом стабилитрона 8, а катод - с катодом силового тиристора 1, анод которого соединён с другим выводом RC-цепи.

Устройство управления силовым тиристором (фиг,1) работает следующим образом.

При подаче прямого напряжения на тиристор 1 через цепь 2, диод 4 и конденсатор

5протекает ток зарядки включающего конденсатора 5. Когда напряжение на нем достигает порога стабилизации стабилитрона 8, тиристор 7. переходит в проводящее состояние в момент достижения током стабилитрона 8 тока включения тиристора 1, Дальнейшая зарядка конденсатора RC-цепи осуществляется через открытый тиристор 7, Диод 4 предотвращает разряд конденсатора 5 через открытый тиристор 7. При отпирании управляемого светом ключа

6конденсатор 5 разряжается, при зтом формируется импульстока в цепи управления тиристора 1.

Источником тепловыделения предлагаемого устройства является единственный элемеат- резистор RC-цепи, которая располагается непосредственно возле силового тиристора и не оказывает влияния на другие элементы устройства. Этим, а также упрощением конструкции обеспечивается повышение надежности включения управляемого силового тиристора.

В качестве управляемого светом ключа может быть использована диодная оптопара (ЗОД129А) с транзисторным усилителем (КТ3102Д, КТ818А).

Устройство для управлений силовым тиристором, показанное на фиг,2, работает следующим образом.

Под действием входного импульса напряжения UBX в цепи резистор 9 - светоизлучающий диод 10 протекает ток, вызывающий свечение диода 10, вследствие чёго обратносмещенный фотодиод 11

изменяет свое сопротивление, вызывая протекание тока через резистор 12 и базозмиттерный переход транзистора 13, Транзисторы 13 и 14 последовательно открываются, а конденсатор 15 разряжается

через транзистор 14, резистор 16 и управляющий переход силового тиристора 17, формируя при этом импульс его включения. Элементы 18-23 предназначены для зарядки конденсатора 15 до напряжения стабилизации стабилитрона 22, резисторы 24 и 25 для ограничения тока коллектора и базы транзисторов 13 и 14 соответственно.

Использование изобретения позволяет повысить надежность включения тиристора, упростить конструкцию устройства для управления силовым тиристором и снизить его стоимость.

Формула изобретения Устройство для управления силовым тиристором, содержащее стабилитрон и первый диод, анод которого предназначен для подключения через последовательно соединенные резистор и первый конденсатор к аноду силового тиристора и соединен с кагодом второго диода, анод которого предназначен для подключения к катоду силового тиристора, для подключения к управляющему электроду которого предназначен первый вывод управляемого ключа,

второй вывод которого соединен с катодом первого диода и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соедмнен с анодом второго диода, отличающееся тем, что. с целью повышения надежности в работе и устойчивости к перегрузкам по напряжению, введен тиристор, катод которого соединен с анодом второго диода, управляющий электрод - с анодом стабилитрона, катод которого соединен с

анодом первого диода и анодом тиристора. Фи. 2