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

Фиг.1

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам для управления двухоперационными тиристорами, и может быть использовано при создании преобразователей частоты, построенных на двухоперационных (запираемых) тиристорах.

Известны устройства управления двухоперационными тиристорами, содержащие источник отпирающего и запирающего напряжений, через управляемые ключи итоко- ограничивающие элементы, подключенные к контактам, служащим для присоединения к управляющим выводам тиристора. Эти устройства требуют использования двух отдельных источников питания и не защищены от возможных отказов этих источников, поэтому их надежность и функциональные возможности недостаточны.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления двухопера- ционным тиристором, содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора от- пирающих импульсов и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные согласно-последовательно, общий вывод которых использован в качестве первой выходной клеммы устройства и предназначен к одному изуправляющих выводов двухоперационного тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с крайним выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов. Недостатком данного устройства является его невысокая надежность и узкие функциональные возможности, что связано с отсутствием контроля исправности источников питания и самодиагностики устройства.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет самоконтроля, самозащиты и самодиагностирования устройства

С этой целью в устройство управления двухоперационным тиристором, содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов и источники отпирающего и запирающего напряжений,соединенные согласно-последовательно, общий вывод которых использован в качестве первой выходной клеммы устройства и предназначен для подключения к одному изуправляющих

выводов двухоперационного тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с

крайним выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов, введены первый и второй токоограни0 чивающие элементы, индикатор неисправности, пороговый элемент, диод, датчик тока, и дополнительный управляемый ключ, включенный между крайним выводом источника отпирающего напряжения

5 и первым выводом первоготокоограничива- ющего элемента, второй вывод которого соединен с второй выходной клеммой устройства и первым выводом второго токо- ограничивающего элемента, второй вчывод

0 которого соединен с первым входным зажимом датчика тока, выход которого соединен с входом индикатора неисправности, а второй входной зажим, соединенный с крайним выводом источника запирающего напряже5 ния, соединен через первый управляющий ключ с первым выводом порогового элемента, соединенным через диод с первым входным зажимом датчика тока, причем второй вывод порогового элемента через управля0 ющую цепь дополнительного управляемого ключа соединен с крайним выводом источника запирающего напряжения.

На фиг.1 показана электрическая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграм5 мы, поясняющие его работу; на фиг.З -устройство на базе серийно выпускаемых изделий.

Устройство управления двухоперационным тиристором (фиг.1) содержит источник

0 1 отпирающего и источник 2 запирающего напряжений, включенные согласно-последовательно, общая клемма источников служит для подключения к одному из управляющих выводов тиристора 3 (фиг.1,

5 катод), а другие клеммы через первый 4 и второй 5 управляемые ключи и токоограни- чивающие элементы б и 7 присоединены к контакту, служащему для подключения другого управляющего вывода тиристора 3

0 (фиг.1, управляющий электрод), причем управляющие цепи ключей 4 и 5 связаны с генератором 8 отпираюрцих им генератором 9 запирающих импульсив, дополнительный управляемый ключ 10, пороговый элемент

5 11, диод 12, датчик 13 тока с релейной характеристикой и индикатор 14 неисправности.

Управляющая цепь первого ключа 4 первым выводом соединена с клеммой источника 1 отпирающего напряжения, а вторым выводом через последовательно включенные пороговый элемент 11 и дополнительный ключ 10 соединен с клеммой источника 2 запирающего напряжения, управляющая цепь дополнительного управляющего ключа 10 связана с выходом генератора 8 отпирающих импульсов, второй ключ 5 зашунтирован цепочкой из последовательносоединенныхтокоограничивающего элемента 7 и входной цепи датчика 13 тока, выход которого подключен к индикатору 14 неисправности, при этом точка соединения токоограничивающего элемента 7 с датчиком 13 тока связана с общей точкой порогового элемента 11 и дополнительного ключа 10 через диод 12, включенный согласно с источником 2 запирающего напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени ti (фиг.2) генератор отпирающих импульсов 8 выдает сигнал высокого уровня в управляющую цепь дополнительного ключа 10, в результате чего последний замыкается и подключает один вывод цепи управления первого ключа 4 к минусовой клемме источника 2 запирающего напряжения через пороговый элемент 11. Зона нечувствительности порогового элемента 11 выбрана превышающей наибольшее из напряжений источников 1 и 2, поэтому при отсутствии любого из напряжений (отпирающего или запирающего) пороговый элемент 11 не пропустит сигнал управления на ключ 4. Это исключает подачу отпирающего напряжения в управляющую цепь тиристора 3 при неисправном источнике 2 запирающего напряжения.

При наличии напряжений обоих источников 1 и 2 цепь управления первого ключа 4 в момент ti связывается под напряжением, равным сумме напряжений источников 1 и 2 минус зона нечувствительности порогового элемента 11. Поэтому ключ 4 замыкается и на интервале ti-t2 в управляющую цепь тиристора от источника 1 подается положительный ток управления i упр.з, ограниченный элементом 6. Одновременно через токоограничивающий элемент 7, сопротивление которого выбрано на порядок больше, чем у элемента 6, протекают небольшие токи, созданные источниками 1 и 2: первый ток- по контуру 1-4-6-7-12-10-2, второй- по контуру 2 - управляющая цепь 3-7-12-10-2. Поскольку входная цепь датчика 13 тока за- шунтирована проводящим диодом 12, а релейная характеристика датчика 13 имеет зону нечувствительности, превышающую прямое падение напряжения на диоде 12,

сигнал на выходе датчика 13 в течение интервала времени ti-t2 не появляется.

В момент t2 прерывается импульс на выходе генератора 8 и на время t2-t4 появляется сигнал высокого уровня на выходе генератора 9 запирающих импульсов, что приводит к размыканию ключей 4 и 10 и замыканию ключа 5. Через управляющую цепь тиристора 3 проходит отрицательный

0 запирающий импульс тока, амплитуда которого ограничена входным сопротивлением тиристора 3. Этот импульс выключает тиристор 3 и ток (АЗ в его анодной цепи прерывается. После выключения тиристора 3

5 запирающий управляющий ток спадает, так как резко увеличивается входное сопротивление управляющей цепи тиристора 3 (момент т.з).

В момент t4 импульс генератора 9 пре0 кращается, размыкается второй ключ 5 и на интервале t4-ts управляющая цепь тиристора 3 находится под обратным напряжением смещения, поступающим через элементы 7 и 13 от источника 2 и равным напряжению

5 источника 2, причем обратный ток в этой цепи ввиду большого входного сопротивления тиристора 3 в выключенном состоянии меньше зоны нечувствительности датчика тока 13, поэтому выходной сигнал последне0 го равен нулю.

В момент ts вновь включаются ключи 10 и 4 и процессы в устройстве повторяются. Такая работа устройства происходит при исправности источников 1 и 2 напряжений и

5 тиристора 3. В случае отказов в источниках напряжений прекращается отпирание тиристора 3 из-за невключения ключа 4 и таким образом, предотвращается аварийный режим работы, связанный с невозможностью

0 выключения тиристора 3.

В случае отказа тиристора 3, выражающемся в его самопроизвольном отпирании, резко падает сопротивление обратно смещенной управляющей цепи тиристора 3 и

5 возрастает ток, текущий от источника 2 через управляющую цепь тиристора 3, токоограничивающий элемент 7 и вход датчика 13 тока (момент te, фиг.2). В этот момент датчик 13 выдает сигнал неисправности на индика0 тор 14 неисправностей, что позволяет диагностировать аварийный режим работы тиристора 3 и предотвратить его последствия воздействием на исполнительный орган системы защиты, если таковой имеется в

5 преобразователе.

Таким образом, использование предлагаемого устройства управления двухопера- ционным тиристором позволяет повысить надежность преобразователей энергии на двухоперационныхтиристорах и расширить

функциональные возможности устройства управления за счет диагностирования отказов и защиты от неисправности источника запирающего напряжения

Предлагаемое устройство может быть реализовано на серийно выпускаемых элементах электронной техники, в частности, в схеме фиг.З ключ 4 выполнен на транзисторе 15 с резистором 16, шунтирующим его входные выводы, ключ5-натранзисторе 17 с резистором 18 и импульсным трансформатором 19 в эмиттерно-базовой цепи, ключ 10 - на оптотранзисторе 20 с резистором 21 в базовой цепи, пороговый элемент 11 - на стабилитроне 22 и резисторе 23, датчик 13 тока - на оптотранзисторе 24 с резистором 25.

Формула изобретения Устройство для управления двухопера- ционным тиристором содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов, и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные последовательно и согласно, общие первые выводы которых использованы в качестве первой выходной клеммы устройства, предназначенной для подключения к одному из управляющих вы- водов тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого

предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с вторым выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введены первый и второй то- коограничивающие элементы, индикатор неисправности, пороговый элемент, диод, датчик тока и дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым выводом источника отпирающего напряжения и первым выводом первого токоограничивающе- го элемента, второй вывод которого соединен с второй выходной клеммой устройства и первым выводом второго токоог- раничивающего элемента, второй вывод которого соединен с первым входным зажимом датчика тока, выход которого соединен с входом индикатора неисправности, а второй входной зажим соединен с вторым выводом источника запирающего напряжения и через первый управляемый ключ с первым выводом порогового элемента, соединенным через диод с первым входным зажимом датчика тока, причем второй вывод порогового элемента через управляющую цепь до- полнительного управляемого ключа соединен с вторым выводом источника запирающего напряжения.

Сущность изобретения: в нормальном режиме источники положительного 1 и отрицательного 2 напряжений через ключи 4 и 5 соответственно подключаются к управляющему электроду двухоперационного тиристора 3. Цель управления ключа 4 включена последовательно с пороговым элементом 11 и ключом 10. При отказе одного из источников напряжения срабатывание порогового элемента, а соответственно и отпирание ключа 4 не происходят, что исключает возможность отпирания тиристора при сбоях в работе устройства. При самопроизвольном отпирании тиристора происходит срабатывание датчика 13, подающего сигнал на индикатор неисправности 14. 3 ил. 7 СП Јь

L

упр.З