Двунаправленный ключ Советский патент 1992 года по МПК H02M1/08 H02H7/10 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным преобразователям, содержащим последовательно включенные вентили двух ветвей со встреч- ным включением, используемые в качестве регулируемого ключа, например, в тири- сторных компенсаторах реактивной мощности..

Известно устройство, содержащее параллельные тиристору встречно включенные лавинные диоды, где в разрыв со . стороны катода тиристор;} включены параллельные цепи из RC-цепи, шунтирующего резистора и генератора индивидуального запуска тиристора 1. При воздействии прямого перенапряжения от падения напряжения на RC-цепи после выхода на лавину

диода срабатывает генератор, и происходит самозапуск тиристора. Данное устройство может быть использовано и для двунаправленного ключа при раздельных встречных параллелях тиристоров с их самозапуском отобоих полярностей перенапряжения. При этом необходимо, чтобы лавинный диод, совпадающий по направлению проводимости с тиристором, был более высокого напряжения лавинообразования, чем у обратного. В этом случае возможна нормальная работа ключа.

К недостаткам данного устройства следует отнести недоиспользование класса тиристоров по напряжению, ибо лавинный диод, защищающий тиристор по прямому

СО 4 01

напряжению, ниже, чем по обратному напряжению.

При наличии пробитых тиристоров в одной из ветвей в ней происходит снижение общего защитного уровня лавинообразова- ния, и самозапуска параллельной ветви не происходит из-за шунтирования ветвью с пробитыми тиристорами, что снижает надежность преобразовательного устройства.

.Известно устройство двунаправленного ключа, содержащее парное соединение встречно-параллельных тиристоров с блоком самозапуска от перенапряжений,- под- ключенным параллельно тиристорам, состоящим из цепочки последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора, параллельно которому подключены конденсатор и цепочка из последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки импульсного трансформатора. Две вторичные обмотки подключены к управляющим электродам тиристоров через разделительные диоды 2.

К недостаткам данного устройства следует отнести наличие жесткой связи между каждой парой встречи о-в ключе иных тиристоров, что усложняет конструкцию, так как связь должна быть рассчитана на полный рабочий ток в случае пробоя смежного вентиля, жесткая связь усложняет сборку преобразователя и эксплуатацию- при замене поврежденных тиристоров; возможность самовключения параллельного тиристора от большой скорости восстанавливающегося напряжения на работающем тиристоре в момент запирания, что ведет к переключению схемы по обратному напряжению, т.е. потере управляемости; снижение надежности тиристоров, так как пробой одного в паре равносильно двум.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Цель достигается тем, что двунаправленный ключ собран из(п) парвстречно-парал- лельных раздельных вентилей и 2п блоков самозапуска от перенапряжений, подключенных параллельно вентилям, включающих каждый цепочку из последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора, параллельно которому подключен конденсатор и цепочка последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки им- рульсного трансформатора, причем им- рульсные трансформаторы блоков рамозапуска от перенапряжений каждой пары встречно-параллельно включенных вентилей объединены по магнитопроводу, образуя четырехобмоточный трансформатор, при этом к соответствующим двунаправленным пороговым ключам блоков самозапуска от перенапряжений подключены начала первичных обмоток трансформатора, первая вторичная обмотка, совпадающая по направлению намотки с первичными, началом подключена к управляющему электроду соответствующего вентиля через диод (анод - катод), а концом - к

0 катоду вентиля, вторая вторичная обмотка обратной намотки по отношению к первич-. ным подключена к управляющему электроду второго вентиля пары концом через диод (анод- катод), а началом - к катоду этого же

5 вентиля.

Предлагаемый ключ представлен на чертеже, где 1,2 - ветви последовательно соединенных вентилей, причем первая, ветвь выполнена в анодно-кэтодном на0 правлении, а вторая - в катодно-анодном, 3 - симметричный стабилитрон, 4 - резистор, 5 - накопительный конденсатор, 6 - двунаправленный пороговый ключ, 7,8 - разделительные диоды, 9 - распределитель

5 импульса управления к вентилю, 10 - четырехобмоточный .импульсный трансформатор, 11 - формирователь импульсов управления вентилями преобразователя. Ключ собран следующим образом.

0 К каждому, из последовательно соединенных вентилей обеих ветвей 1,2 параллельно подключен симметричный стабилитрон 3, в цепи которого последовательно включены соединенные в параллель

5 резистор 4 и накопительный конденсатор 5, параллельно которым включена последова . тельная цепь из двунаправленного порогового ключа б и одной из первичных обмоток импульсного трансформатора ТО, Выходные

0 обмотки импульсного трансформатора 10 соединены через разделительные диоды 7,8 с целью управления вентилей 1,2 , при этом первая вторичная обмотка трансформатора 10 подключена через диод 7 проводимостью

5 анод - катод к управляющему электроду вентиля 1 прямой проводимости тока, а вторая вторичная обмотка обратной намотки подсоединена через диод 8 проводимостью анод - катод к управляемому элементу

0 смежного вентиля 2 обратной проводимости тока.

Работает ключ следующим образом. При нормальных условиях работы преобразователя воздействующие напряжения

5 на отдельные вентили и плечо преобразователя не превышают уровня стабилизации стабилитронов 3, и блок, самозапуска не работает (работает только основная система управления). Накопление энергии засчет утечек стабилитронов исключается резистором А при обеспечении, на конденсаторе 5 малых зарядов, ниж уровня срабатывания порогового двунаправленного ключа 6 .-.

При воздействии на плечо преобразователя перенапряжения любой полярности, превышающего суммарный уровень стаби- лизации стабилитронов 3 любой одной ветви, происходит заряд накопительных конденсаторов 5 с некоторой потерей на резисторе 4.

Если перенапряжение положительной полярности для силового вентиля 1 (прямой проводимости), то по достижении уровнем заряда конденсатора 5 напряжения срабатывания ключа 6 происходит заряд.конден- .сатора на первичную обмотку импульсного трансформатора 10, при этом импульс трансформируется во вторичные обмотки. причем энергия передается только по одной из них (первой), так как в другой, намотан- ной встречно, диод 8 заперт. Дополнительный импульс формируется только на вентиль 1, для которого перенапряжение положительно. От воздействия этих управля-- щих импульсов тока вентили 1 открываются, и перенапряжение гасится на внешних цепях и нагрузке, сохраняя в целостности силовые вентили.

Если уровень стабилизации на вентилях 1 прямой проводимости ниже, чем на ветви вентилей 2 обратной проводимости (это может быть за счет разброса характеристик стабилитронов 3 или при наличии пробитой части вентилей в ветви с прямой проводимостью), происходит опережающий заряд конденсаторов 5 вентилей обратной проводимости. При этом срабатывание пороговых двунаправленных ключей происходит на обратной ветви, но импульс управления поступает только на вентили прямой проводи- мости, обеспечивая самозащиту. В случае равенства напряжения стабилизации/обеих ветвей происходит заряд конденсаторов 5 у обеих ветвей, «.срабатывание может произойти как одновременно о-боих ключей 6, так и порознь, но во всех случаях формируется импульс управления только на вентили 1 прямой проводимости.

При воздействии отрицательного перенапряжения условия заряда конденсате- ров 5 те же, что и при воздействии положительной полярности, но импульс управления формируется только на вентили 2 обратной проводимости через вторую вторичную обмотку импульсного трансформа-: тора 10, так как открыт только диод 8. -

Особенностью данного ключа являете то, что всегда гарантирован сэмозапуск

вентилей и при наличии пробитых вентилей. Допустим, что в одной ветви пробито несколько вентилей, а перенапряжение имеет полярность, требующую запуск противоположной ветви вентилей. При этом только на ветви вентилей, имеющей поврежденные вентили, происходит срабатывание стабилитронов при формировании дополнительных импульсов управления только у целых вентилей, которые поступают на противоположные вентили,запуская их. Вентили, расположенные напротив пробитых, не имеют импульсов управления, но благодаря Запуску остальных вентилей происходит резкое нарастание напряжения на неоткрывшихся вентилях, что позволяет формировать дополнительные импульсы от собственного устройства запуска, включая остальные вентили ветви.

Формул а изоб ре тени я Двунаправленный ключ, содержащий пару встречно-параллельно включенных вентилей и блок самозапуска от перенапряжений, включающий цепочку из последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора, подключенную параллельно вентилю, конденсатор, подключенный параллельно резистору, и цепочку из последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки импульсного трансформатора, диод, катодом подключенный к управляющему электроду вентиля, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введны п пар встречно- параллельно включенных вентилей и 2п блоков самозапуска от перенапряжений, причем импульсные трансформаторы блоков замозапуска от перенапряжений каждой пары встречн.о-параллельно включенных вентилей объединены помаг- нитопроводу, образуя четырехобмоточный, трансформатор, при этом к соответствующим двунаправленным пороговым ключам блоков самозапуска от перенапряжений подключены начала соответствующих первичных обмоток трансформатора, первая вторичная обмотка, совпадающая по направлению намотки с первичными, началом подключена.к аноду соответствующего диода, а концом - к катоду соответствующего вентиля пары встречно-параллельно включенных вентилей, а вторая вторичная обмотка с обратной намоткой по отношению к перзичной подключена концом к аноду соответствующего диода, а началом к катоду другого вентиля пары встречно-параллельно включенных вентилей.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности. Особенностью данного устройства является то, что всегда гарантирован самозапуск вентилей и при наличии пробитых вентилей. Допустим, что в одной ветви пробито несколько вентилей, а перенапряжение имеет полярность, требующую запуск противоположной ветви вентилей. При этом только на ветви вентилей, имеющей поврежденные вентили, происходит срабатывание стабилитронов при формировании дополнительных импульсов управления только у целых вентилей, которые поступают на противоположные вентили, запуская их. Вентили, расположенные напротив пробитых, не имеют импульсов управления, но благодаря запуску остальных вентилей происходит резкое нарастание напряжения на неоткрывшихся вентилях, что позволяет формировать дополнительные импульсы от собственного устройства запуска, включая остальные вентили ветви. 1 ил. (Л с