Вентильная ячейка Советский патент 1982 года по МПК H02M1/00 

(54) ВЕНТИЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применё.ние при разработке полупроводниковых преобразователей частоты.

Известны вентильные ячейки, содержащие тиристор и диод, включенный встречно-параллельно тиристору. Такие вентильные .ячейки широко применяются в тиристорных инверторах fl } и t 2.

Включение диода встречно-параллельно тиристору позволяет стабилизировать режим работы ячейки, но приводит к увеличению времени, необходимого тиристору для восстановления управляемости, что снижает предельную частоту работы ячейки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является вентильная .ячейка, содержащая тиристор и диод, включенный встречно-параллельно тиристору З.

Недостатком известного устройства являются плохие частотные свойства. Это связано с большим временем выключения тиристора вследствие низкого уровня обратного напряжения на тиристоре в интервалах восстановления его управляемости, который определяется падением напряжения на встречнопараллельном диоде.

Кроме того, время, необходимое для восстановления управляемости тиристора, в такой ячейке возрастает в 1,2-1,5 раза по сравнению с паспортными данными на тиристор. Большое время восстановления управляемости тиристора ограничивает предельную частоту работы ячейки.

Целью изобретения является улуч10шение частотных характеристик ячейки.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильной ячейке, содержащей тиристор и диод, связанный встречнопараллельно с тиристором, в цепь

15 диода включен трансформатор тока, вторичная обмотка которого через выпрямитель связана с управляющим переходом тиристора.

Выпрямитель может быть связан с

20 управляющим переходом тиристора через резистор, стабилитрон или через динистор. .

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемой вентиль25ной ячейки; на фиг. 2 - вариант выполнения вентильной ячейки.

Вентильная ячейка (фиг. 1) содержит тиристор 1 и диод 2, включенный встречно-параллельно тиристору. 30 в цепь диода 2 включен трансформатор , 3 тока. Вторичная обмотка трансформатора 3 тока подключена к выпрямителю 4, зажимы постоянного тока которого связаны с управляющим переходом тиристора 1. При этом отрицательный зажим постоянного тока выпрямителя 4 соединен с управляющим электродом тиристора 1,9. положительный - с его катодом. В цепи выпрямителя может быть включен резистор, стабилитрон или динистор 5. Включение тиристора 1 вентильной ячейки .осуществляется подачей положительного сигнала управления на его управляющий электрод от системы управления (не показана), В устрой стве (фиг. 1) тиристор 1 и диод 2 проводят ток поочередно. При этсм, когда ток проводит диод 2, к тиристору 1 приложено запирающее напряжение, равное падению напряжения на открытом диоде. Ток ди.одд; 2, проход по первичной об;мотке трансформатора 3 тока, наводит ток. в его в;торичной обмотке. Этот ток выпрямляется .выпр мителем 4 и проходит через управляющий .переход тирйстора 1. Полярность включения выпрямителя 4 выбра на так, что ток через управляющий переход тиристора отрицателен, что способствует рекомбинации неосновны носителей в структуре и сокращает время, необходимое тиристору для восстановления управляемости. Таким образом, в устройстве (фиг. 1) включение тиристора осущес вляется с помощью запирающего напря жения и отрицательного тока через управляющий электрод. Такое выключеуи.е/позволяет существенно уменьшить время, необходимое тиристору для восстановления управляемости и тем самым, улучшить частотные харак теристики вентильной ячейки. Недостатком устройства по фиг. 1 является то, что положительные сигналы управления тиристора 1 шунтируются диодами выпрямителя 4, это .ккег включение тиристора. В ячейке .по фиг. 2 выпрямительны мост 4 связан с управляющим переходом тиристора 1 .непосредственно, а через допоЛНИтельный элемент 5. Исгтапьзование в качестве дополнитель Ого элемента резистора позволяет устранить :шунтирдвание положительны сигналов управления, поступающих от системы управления, диодами выпр .мителя 4. Этой же цели можно достич если управляющий переход тиристора. 1 связан с выпрямителем 4 через стабилитрон. Устранение шунтировани сигналов схемы управления в этом устройстве достигается при выборе стабилитро.на 5 с напряжением стабилизации большим, чем амплитуда этог сигнала.. С Целью уменьшения мощности, выделяющееся в резисторе или стабилитроне, целесообразно выпрям.итель 4 связать с управляющим переходом тиристора 1 через динистор 5. Напряжение переключения динистора выбирается боль.ше, чем амплитуда сигнала управлени.я тиристора 1. Если ток диода 2 равен , ток динистора 5 также равен нулю, и он закрыт. При поступлении сигнала управлсэния на управляющий электрод тиристора 1 динистор .5 остается з.акрытым, и шун.тирования сигнала не происходит. При прохождении тока через диод 2 появляется то.к во вторичной, обмотке трансформатора 3 тока, который протекает, через динистор 5, что приводит к включению последнего. При этом выпрямитель 4 подключается к управЛяющему переходу тиристора 1, и работа устройств.а не отличается от работы устройства по фиг. 1. Преимуществами предложе.нной вентильной ячейки является простота схемы формирования отрицательных импульсов и возможность увеличения рабочей частоты инвертора без усложнения его силовой схемы. Использование предложенн.ой схемы вeнтильнoJй ячейки позволяет уменьшить выключ-ения тиристоров сети ТЧ и ТБ в 1,5-2 раза, а у тиристоров серии ТЛ время включения не уменьшается. .Это объясняется различием в технологии изготовления и конструкции электрода тиристоров. Формула изобретения 1.Вентильная ячейка, содержащая тиристор и диод, связанный встречнопараллельно с тиристором, о т л и ч а ю щ а я с я .тем, что,-с целью улучшения ча.стотных характеристик, в цепь диода включен трансформатортока, вторичная обмотка которого Чер.ез выпрямитель связана с управляющим пе.реходом тиристора. 2.Я-чейка по п. 1, о т л и ч а ю щ. а я с я тем, что выпрямитель связан с управляющим переходом тиристора через резистор. 3.ячейка по п. 1, о тли ч а ю щ а но я тем, что выпрямитель связан с управляющим переходом тиристора через стабилитрон.„ 4. Ячейка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что выпрямитель связан с управляющим переходом тиристора через динистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Беркович Е.И. и др. Тиристорные преобразователи высокой частоты. Л., Энергия, 1973. 2.Аязян Р.Э. Комбинированно выключенный тиристор.Преобразователь-, ная техника, 1979, № 17, с. 6. 3.Авторское свидетельство СССР 155222, кл. Н 02 М 7/48, 1962.

Л

0 т , t

Л

zTT

lO

Фиг.1