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

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении тиристорных импульсных регуляторов, стабилизаторов, автономных инверторов и других преобразовательных устройств, в которых используются двухопе- рационные тиристоры,

Известны устройства управления мощными двухоперационными (запираемыми) тиристорами, содержащие две источника питания, один из которых питает цепь отпирания двухоперационного тиристора, а другой - цепь запирания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство управления двухоперационным тиристором с двумя источниками питания. Данная схема содержит цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводникового ключа и резистора, а также цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводников- го ключа и дросселя, причем цепи отпирания и запирания соединены параллельно и подключены между катодом и управляющим электродом двухоперационного тиристора. Кроме того, к входной цепи двухоперационного тиристора подключена защитная цепь.

Недостатком данного устройства является то, что при использовании в цепи запирания мощных двухоперационных тиристоров низковольтного (20-30 В) источника питания в устройстве трудно контроли- роватьскоростьнарастания

отрицательного (запирающего) тока управления dlRG/dt. В то же время, для мощных двухоперационных тиристоров необходима вполне определенная (оптимальная) скорость нарастания отрицательного тока управления dlRG/dt.

При питании цепи запирания от источника напряжения Еу- 80-120 В можно обеспечить контролируемость значения dlRG/dt, Однако, в этом случае необходимо подключать к входной цепи двухоперационного тиристора достаточно мощную защитную цепь, чтобы защитить переход управляющий электрод - катод от пробоя, который может возникнуть при отсутствии защитной цепи после смещения данного перехода в обратном направлении в ходе процесса запирания двухоперационного тиристора. Подключение защитной цепи существенно ухудшает массогабаритные показатели устройства управления двухоперационным тиристором и его КПД. Другой недостаток при использовании

сравнительно высоковольтного (80-120 В) источника питания в цепи запирания состоит в том, что в цепи запирания необходимо использовать сильноточный и достаточно

высоковольтный полностью управляемый полупроводниковый ключ.

Цель изобретения - увеличение КПД устройства при одновременном увеличении коммутируемых токов, а также увеличение

0 надежности запирания двухоперационного тиристора.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство управления двухоперационным тиристором, содержащее

5 цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводникового ключа и резистора, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединен0 ных источника питания, полупроводникового ключа и дросселя, причем цепи отпирания и запирания соединены параллельно и первым общим концом подключены к катоду двухоперационного тиристора,

5 между управляющим электродом и катодом которого подключена защитная цепь, полупроводниковый ключ в цепи запирания выполнен неполностью управляемым и, кроме того, введена дополнительная цепь, состоя0 щая из накопительного диода, анодом подключенного к второму общему концу цепей отпирания и запирания, а катодом - к катоду зашунтированного резистором диода, анод которого подключен к управляющему элект5 роду двухоперационного тиристора, причем к катоду накопительного диода подключен первый силовой электрод вспомогательного полностью управляемого полупроводникового ключа, второй силовой электрод кото0 рого соединенскатодом

двухоперационного тиристора.

На фиг,1 изображена схема изобретения; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

5 Устройство управления двухоперационным тиристором 1 содержит цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника 2 питания, полностью управляемого полупроводникового

0 ключа 3 и резистора 4, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника 5 питания, неполностью управляемого полупроводникового ключа 6 и дросселя 7, причем цепи отпирания и запи5 рания соединены параллельно и первым общим концом подключены к катоду двухоперационного тиристора 1, а вторым общим концом - к аноду накопительного диода 8, катод которого соединен с катодом зашунтированного резистором 9 диода 10.

К катоду накопительного диода 8 подключен первый силовой электрод вспомогательного полностью управляемого полупроводникового ключа 11, второй силовой электрод которого подключен к катоду двухоперационного тиристора 1, между управляющим электродом и катодом которого включена защитная цепь 12.

Устройство управления двухоперацион- ным тиристором работает следующим образом.

В момент времени to, когда необходимо отпереть двухоперационный тиристор Т, подают импульсы управления на полностью управляемые полупроводниковые ключи 3 и 11, на ключ 3 - отпирающий, а на ключ 11 - запирающий. Ключ 11 запирается, а ключ 3 открывается, обеспечивая подачу положительного тока управления IFG на двухоперационный тиристор 1. Ток управления IFG, протекая по контуру 2-3-4-8-9-входная цепь тиристора 1-2, отпирает двухоперационный тиристор Т, а затем поддерживает его во включенном состоянии, что позволяет двухоперационному тиристору устойчиво работать на нагрузку индуктивного характера и несколько снижает падение напряжения на нем в открытом состоянии. В момент времени ti, за время т до начала выключения тиристора 1, снимают запирающий импульс управления с ключа 11 и подают на него отпирающий импульс управления. Ключ 11 открывается и на интервале тток протекает по контуру 2-3-4-8-11-2, обеспечивая накопление требуемого заряда в диоде 8. В момент времени Т2 производят запирание двухоперационного тиристора 1, .для чего снимают отпирающий и подают запирающий импульс управления на ключ 3, а также отпирающий импульс управления на ключ 6. Ключ 3 запирается, а ключ 6 открывается и отрицательный ток управления IRG начинает протекать по контуру 5- входная цепь тиристора 1-10-8-7-6-5, обеспечивая запирание тиристора 1, Ток IRG, протекающий через накопительный диод 8 в обратном направлении, приводит к рассасыванию накопленного в диоде 8 заряда. В момент t3, когда рассасывание накопленного заряда в диоде 8 заканчивается и он восстанавливает свое свойство непроводимости в обратном направлении, прекращается протекание отрицательного тока управления IRG, после чего неполностью управляемый ключ 6 восстанавливает свои непроводящие свойства. С момента времени ta цепочка из диода 10 и ключа 11, находящегося в проводящем состоянии, шунтирует входную цепь тиристора 1, повышая его dU/dt-стойкость на интервале непроводящего состояния.

В момент т.4, когда необходимо снова

отпереть двухоперационный тиристор 1, снимают импульсы управления: отпирающий с ключа 11, запирающий с ключа 3, и подают импульсы управления: отпирающий на ключ 3, запирающий на ключ 11. После

этого описанные процессы в устройстве повторяются.

В предлагаемых устройствах используется высоковольтный источник питания в цепи запирания, что позволяет, введением

в эту цепь дросселя 7 с индуктивностью LG, значительно превышающей неконтролируемую индуктивность монтажа, задавать требуемую (оптимальную для данного двухоперационного тиристора) скорость нарастания отрицательного тока управления dl/dt. Это обеспечивает повышение надежности запирания двухоперационного тиристора.

В устройстве управления значительно

снижается мощность, выделяемая в защитной цепи, подключаемой между управляю- щим электродом и катодом двухоперационного тиристора, так как в ней рассеивается меньшая энергия, следовательно увеличивается КПД устройства.

В качестве ключа в цепи запирания используется неполностью управляемый ключ (например, однооперационный тиристор), выключение которого происходит без узла

принудительной коммутации естественным образом, что позволяет увеличить коммутируемый устройством управления ток.

Формула изобретения

Устройство для управления двухопера- ционным тиристором, содержащее цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводникового

ключа и резистора, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полупроводникового ключа и дросселя, причем цепи отпирания и запирания соединены параллельно и первым общим концом предназначены для подключения к катоду двухоперационного тиристора, между управляющим электродом и катодом которого подключена защитная цепь, отличающееся тем, что, с

целью увеличения КПД устройства при одновременном увеличении коммутируемых токов, а также увеличения надежности запирания двухоперационного тиристора, полупроводниковый ключ в цепи запирания выполнен неполностью управляемым, кроме того, введены вспомогательный полностью управляемый полупроводниковый ключ и дополнительная цепь, состоящая из накопительного диода, анодом подключенного к второму общему концу цепей запирания и отпирания, и катодом - к катоду заактированного резистором диода, анод которого предназначен для подключения к

управляющему электроду двухоперацион- ного тиристора, причем к катоду накопительного диода подключен первый силовой электрод вспомогательного, полностью управляемого полупроводникового ключа, второй силовой электрод которого предназначен для подключения к катоду двухопера- ционного тиристора.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Устройство для управления содержит цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания 2, полностью управляемого полупроводникового ключа 3 и резистора 4, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания 5, ключа 6 и дросселя 7, Для увеличения КПД устройства при одновременном увеличении коммутируемых токов, а также увеличения надежности запирания ДТ введена дополнительная цепь, состоящая из накопительного диода 8, анодом подключенного к второму общему концу цепей отпирания и запирания, а.катодом - к катоду зашунтиро- ванного резистором 9 диода 10, причем к катоду накопительного диода 8 подключен первый силовой электрод вспомогательного полностью управляемого ключа 11. 2 ил. Ј Х| 4. Os Шиг.1

г)

.

I

н$

t

W

Фие.2