Устройство для управления силовым тиристором Советский патент 1979 года по МПК H02M1/08 

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления силовыми тиристорами выпрямителей и автономных инверторов, а также для управления мощными транзисторами.

Известны устройства управления силовыми тиристорами, содержащие трансформатор, первичная обмотка которого через управляемый ключ подключена к источнику переменного напряжения прямоугольной формы, а вторичная - к выпрямителю, выход которого подключен к управляющему переходу тиристора ;, 2.

Однако эти устройства не обеспечивают необходир ой помехоустойчивости тиристоров при воздействии на них быстро нарастающего напряжения.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство {3, содержащее генератор прямоугольных колебаний, выходной трансформатор, первичная обмотка которого подключена к генератору через управляемый ключ, а вторичная обмотка со средней точкой подключена к управляющей цепи тиристора через выпрямитель, причем средняя точка этой обмотки соединена с катодом тиристора и конденсатором, вторая обкладка которого через резистор подключена к

управляющему электроду тиристора, который через стабилитрон присоединен к плюсу выпрямителя.

Недостатки известного устройства: низкая крутизна переднего фронта импульса и низкий КПД. Низкая крутизна переднего фронта импульса определяется тем, что фильтрующая емкость включена между минусом выпрямителя и средней точкой вторичной обмотки. Поэтому при включении управляющего ключа емкость дозаряжается с постоянной времени вн-С, где - внутренне сопротивление источника переменного напряжения, что приводит к снижению крутизны переднего фронта импульса на управляющем переходе тиристора. Низкий КПД устройства определяется тем, что в период, когда ключ разомкнут, меньшая часть энергии генератора прямоугольных колебаний расходуется на создание отрицательного смещения, а большая часть, равная

Р /е,.е„

где /ст - ток через стабилитроны;

UCT - напряжение пробоя стабилитрона,

непроизводительно рассеивается на стабилитронах, подключенных параллельно ключу.

- Целью изобретения является повышение крутизны переднего фронта импульса и повышение КПД устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор прямоугольных колебаний, состоящий из источника питания со средней точкой и двух ключей, выходной трансформатор, первичная обмотка которого подключена к генератору через управляемый ключ, а вторичная обмотка со средней точкой подключена к управляющей цепи тиристора через вынрямитель, причем средняя точка этой обмотки соединена с катодом тиристора и конденсатором, вторая обкладка которого через резистор подключена к управляющему электроду тиристора, который через стабилитрон присоединен к плюсу выпрямителя, дополнительно введены резистор и диод, а первичная обмотка трансформатора выполнена со средней точкой, причем резистор вклк)чен между общей точкой соединения первого резистора и конденсатора и минусом выпрямителя, а между общей точкой соединения управляемого ключа со средней точкой первичной обмотки трансформатора и средней точкой источника питания генератора прямоугольных колебаний включен диод.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных колебаний, состоящий из источника питания 2, который включает элементы 3 и 4, ключей 5 и б, на входы которых подается напряжение модуляции; трансформатор 7, первичная обмотка которого подключена к ключам 5 и 6 генератора прямоугольных колебаний 1, а средняя точка присоединена к общей точке соединения управляемого ключа 8 и диода 9, второй вывод которого присоединен к промежуточному выводу источника питания 2 генератора прямоугольных колебаний 1; выпрямитель 10, плюс которого через стабилитрон 11 соединен с управляющим переходом тиристора 12 (между стабилитроном 11 и управляющим переходом может быть включен балластный резистор 13, если сопротивление управляющего перехода мало), а минус соединен через резистор 14 с общей точкой соединения конденсатора 15, вторая обкладка которого соединена со средней точкой вторичной обмотки трансформатора 7 и катодом тиристора 12, со вторым резистором 16, второй вывод которого присоединен к общей точке соединения стабилитрона 11 и управляющего перехода тиристора 12.

Устройство работает следующим образом.

При включении ключа 8 к первичной обмотке трансформатора 7 через ключи 5 и 6, которые включаются попеременно, прикладывается полное напряжение источника 2,

являющееся суммой напряжений элементов 3 и 4. На вторичной обмотке трансформатора 7 наводится напряжение U, причем

,

где (/от - напряжение пробоя стабилитрона 11.

К управляющему переходу тиристора 12 прикладываем напряжение положительной полярности. При размыкании ключа 8 к первичной обмотке трансформатора 7 прикладывается напряжение элемента 3 источника питания 2 через включаемые прпеременно ключа 5 и 6 и диод 9. Напряжение элемента 3 t/2 выбирается таким образом, что

f а„.

где /С - коэффициенттрансформации

трансформатора 7.

Поэтому стабилитрон 11 заперт и на тиристор подается отрицательное смещение по цепи - минус выпрямителя 10, резисторы 14, 16, управляющий электрод тиристора 12, общая точка вторичной обмотки трансформатора 7.

Применение предложенного устройства позволяет значительно повысить крутизну переднего фронта импульса и КПД устройства в целом. Кроме того, устройство значительно упрощается, так как в прототипе управляемый ключ должен обладать двусторонней проводимостью, что обусловливает применение двух транзисторов и усложняет их управление. В предложенном устройстве функционирование устройства обеспечивает ключ односторонней проводимости.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым тиристором, содержащее генератор прямоугольных колебаний, состоящий из. источника питания со средней точкой и двух ключей, выходной трансформатор, первичная обмотка которого подключена к генератору через управляемый ключ, а вторичная обмотка со средней точкой подключена к управляющей цепи тиристора через выпрямитель, причем средняя точка этой обмотки соединена с катодом тиристора и конденсатором, вторая обкладка которого через резистор подключена к управляющему электроду тиристора, который через стабилитрон и резистор присоединен к плюсу выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения крутизны переднего фронта отпирающего импульса и повышения коэффициента полезного действия, оно дополнительно снабжено резистором и диодом, а первичная обмотка трансформатора вьгаолнена со средней точкой, причем резистор включен между общей точкой соединения первого резистора и конденсатора

и минусом выпрямителя, а между общей точкой соединения управляемого ключа со средней точкой первичной обмотки трансформатора и средней точкой источника питания генератора прямоугольных колебаний включен диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 257593, кл. Н 02 М 1/08, 1969.

2.Авторское свидетельство № 333884, кл. Н 02М 1/08, 1972.

3.Авторское свидетельство № 524287, кл. Н 02М 1/08, 1976 тип).