Устройство для управления тиристором Советский патент 1982 года по МПК H02M1/08 

(5) УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРОМ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления тиристорами выпрямителей и инверторов.

Известны устройства для управления .тиристорами, содержащее блокин -ге-нератор, усилитель мощности, трансформатор и клеммы для подключения источника тока и тиристора 1.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления тиристором, содержащее трансформатор, входная обмотка которого через управляемый транзисторный Ключ подсоединена к генератору напряжения прямоугольной формы, и выходная обмотка - к мостовому выпрямителю, плюсовой вывод которого через пороговый элемент, например стабилитрон, подсоединен к клемме для подключения управляющего электрода тиристора, шунтирующий элемент на основе первого диода, включенный между промежуточным выводом источника переменного на2

пряжения и общей точкой соединения управляемого ключа и входной обмоткой трансформатора, RC-цепь из последовательно сое/;ц ненных резистора И конденсатора и второй диод, подсоединенный катодом к аноду стабилитрона и первому выводу резистора RC-цепи, второй вывод которого соединен с минусовым выводом мостового выпрямителя и одной обкладкой конденсатора, вто10рая обкладка которого соединена со средней точкой выходной обмотки трансформатора , анодом второго диода и клеммой для подключения катода тиристора С23.

15

Недостаток известных устройств невысокая надежность.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем,

20 что устройство снабжено фазоинвертирующим ключом с двумя последовательно включенными транзисторами, трансформатор снабжен дополнительной выходной

обмоткой с выпрямительным мостом на выходе, к положительной и отрицательной клеммам которого подключены эмиттеры и через первый и второй резисторы коллекторы обоих транзисторов, причем база первого транзистора соединена с коллектором второго транзистора, база которого подсоединена через диод к эмиттерам обоих транзисторов и к клемме для подключения катода тиристора и одновременно через третий регистор - к клемме для подключения анода тиристора.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие.его работу.

Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения прямоугольной формы, представляющий собой полупроводниковый модулятор на транзисторах 2, питаемый от источника 3 постоянного напряжения со средним выводом. Генератор 1 через управляемый ключ h подключен к.входной обмотке 5 трансформатора 6, а его промежуточный вы.вод через шунтирующий диод 7 подключен к точке соединения входной обмотки 5 и ключа . Выходная обмотка 8 трансформатора 5 подключена к выпрямителям 9 и 10, включенным встречнопоследовательно через пороговый элемент 11 (например стабилитрон) и резистор 12.

К выходу выпрямителя 10 подключен фильтр 13. Клемма для подключения управляющего электрода тиристора Н подсоединена к выходу порогового элемента 11 и катоду диода 15, анод которого соединен со средним выводом выходной обмотки 8 трансформатора 6 и с клеммой для подключения катода тиристора Т.

Третья выходная обмотка 16 трансформатора 6 подключена к мостовому выпрямителю, выполненному на диодах 17 и 18, к выходу которого подключен фазоинвертирующий ключ 19. Положительная и отрицательная выходные клеммы выпрямителя 17 и 18 соединены со входом фазоинвертирующего ключа 19, выполненного на транзисторах 20 и 21, резисторах 22-2 и диоде 25.

Коллектор первого транзистора 21 соединен с базой второго транзистора 20 непосредственно и с положительной клеммой выпрямителя 17 через резистор 22. Переход база-эмиттер транзистора 21 , шунтированный обратным

диодом 25, подключен через токоограничивающий резистор 23 к клемме для подключения анода тиристора . Клемма для подключения катода тиристора 1 соединена с общей точкой соединения эмиттеров транзисторов 20 и 21, отрицательной клеммой выпрямителя 18 и анодом диода 25.

Устройство для управления тиристором работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала Uo и прямом напряжении U на аноде тиристора Tt (фиг. 2), участок tg-t управляемый ключ k разомкнут, i/f к входной обмотке 5 трансформатора 6 через диод 7 прикладывается часть напряжения генератора 1 переменного тока, при этом в обмотках 8 и 1б наводится электродвижущая сила (ЭДС). Под действие прямого напряжения Ucjn/ открывается транзистор 21 фазоинвертирующего ключа 19, транзистор 20 закрывается и при этом выход выпрямительного моста с диодами 17 и 18 оказывается открытым.

В обмотке 8 наводится ЭДС, величина которой выбирается такой, чтобы напряжение на выходе выпрямителя 9 было меньше порога срабатывания стабилитрона 11. Напряжение на выходе Выпрямителя 10 фильтруется фильтром 13 и прикладывается к цепи, содержа1цей резистор 12 и диод 15, что приводит к протеканию тока и падению напряжения на диоде 15 и смещению управляющего перехода тиристора в обратном направлении.

При поступлении входного сигнала (в момент времени Ц, фиг. 2) включается ключ и к обмотке 5 прикладывается полное напряжение источника переменного тока 1 и ЭДС, наводимая в обмотке 8, увеличивается. При этом напряжение на выходе выпрямителя 9 становится больше порогового значения стабилитрона 11, он открывается и к управляющему переходу тиристора 1 прикладывается прямое напряжение, равное разности напряжений на выходе выпрямителя 9 и стабилитрона 11. Диод 15 запирается, и по цепи управляющий электрод - катод тиристора 1 протекает ток управления.

Тиристор открывается в течение времени (фиг. 2),в момент времени процесс открывания тиристора завершается и потенциал его анода уменьшается до нескольких десятых долей вольта, соответствующих падению напряжения на тиристоре. При этом транзистор 21 закрывается, а транзистор -20 открывается, подключая резистор 23 к выходу выпрямительного моста, образованного из диодов 17 и 18. В результате, по обмотке 16 начинает протекать ток, уменьшающий результирующий магнитный поток в сердечнике трансформатора 6, а следо вательно, и ЭДС в обмотке 8. Ампер-витки обмотки 16 рассчитываются таким образом, чтобы при открытом транзисторе 20 выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя 9 было меньше порогового напряжения стабилитрона 11. При этом напряжение управления U с тиристора снимается и отсутствует до момента времени t3 (фиг. 2), когда потенциал анода тиристора снова станет положительным. При поступлении управляющего вход ного сигнала Ug)( в момент времени tc (фиг. 2), когда к аноду тиристгрра 1ч приложен отрицательный потенциал, происходит задержка выработки сигнала управления и до момента времени tg (фиг. 2), когда происходит смена noляpнoctи напряжения на аноде Применение предлагаемого устройст ва позволяет повысить помехозащищенность цепи управления управляемого тиристора, так как полностью исключается возможность подачи напряжения управления на тиристор при наличии обратного напряжения на нем. Предлагаемое изобретение позволяе минимизировать мощность управления, выделяющуюся на управляющем переходе тиристора, повысить надежность и пом хоустойчивость устройства. Формула изобретения Устройство для управления тиристо ром, содержащее трансформатор, входная обмотка которого через управляемый транзисторный ключ подсоединена К генератору напряжения прямоугольной формы и выходная обмотка - к мостовому выпрямителю, плюсовой вывод которого через пороговый элемент подсоединен к клемме для подключения управляющего электрода тиристора, шунтирующий элемент на основе первого диода, включенный между промежуточным выводом источника переменного напряжения и общей точкой соединения управляемого ключа и входной обмоткой трансформатора, КС-цепь из последовательно соединенных резистора и конден сатора и второй диод, подсоединенный катодом к аноду стабилитрона и первому выводу резистора RC-цепи, второй вывод которого соединен с минусовым выводом мостового выпрямителя и одной обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена со средней точкой выходной обмотки трансформатора, анодом второго диода и клеммой для подключения катода тиристора, отлича.ющеес-я тем, что, с целью повышения его надежности, оно снабжено фазоинвертирующим ключом с двумя последовательно включенными транзисторами, трансформатор снабжен дополнительной выходной обмоткой с выпрямительным мостом на выходе, к положительной и отрицательной клеммам которого подключены эмиттеры и через первый и второй резне- торы коллекторы обоих транзисторов, причем база первого Транзистора соединена с коллектором второго транзистора, база которого подсоединена через диод к эмиттерам обоих транзисторов и к клемме дляподключения катода тиристора и одновременно через третий резистор - к клемме для подключения анода тиристора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чиженко И.Н и др. Основы прео азовательной техники. М.„ 197, с. 308. 2.Авторское свидетельство СССР М- , кл. Н 02 М 1/08, 1978.

tfft,

t

Й

//

f.

0fffJ