Способ управления последовательно соединенными тиристорами

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зависимого включения тиристоров высоковольтных вентилей. Целью изобретения является повышение надежности управления за счет устранения потери управляемости при пробое тиристоров , а также быстродействия управления . Поставленная цель достигается тем, что при включении ведущего тиристора формируют одновременно несколько волн поочередного включения тиристоров, количество которых на диницу превьшает допустимое число пробитых тиристоров (п). Периоды волн первоначально устанавливают в пределах от единипя до (п+1), а после включения очередных тиристоров внутри первого интервала (п+1) периоды всех волн устанавливают равными (ti+l), причем при включении каждого Тиристора цепи дополнительно формируют п волн с периодами от 1 до п и с длинами волн, равными периоду. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. е сл СлЭ 4 Сл:) сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (11) 1 А1 (51) 4 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3812646(24-07 (22) 15.11.84 (46) 07.10.87. Бюл. М - 37 (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И.Ленина (72) Н.Г.Ахметжанов (53) 621.316.727(088.8) (56) Акцептованная заявка Японии

У 5288/70, кл. Н 02 M 1/08, 1966.

Патент СНА Р 3412312, кл. Н 02 M 1/08, 1966. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОСЛ".ДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ ТИРИСТОРАИИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зависимого включения тиристоров высоковольтных вентилей. Целью изобретения является повышение надежности управления за счет устранения потерн управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления. Поставленная цель достигается тем, что при включении ведущего тиристора формируют одновременно нес" колько волн поочередного включения тиристоров, количество которых на

=диницу превышает допустимое число пробитых тиристоров (n) ° Периоды волн первоначально устанавливают в пределах от единицы до (и+1), а после включения очередных тиристоров внутри первого интервала (n+1) перио. ды всех волн устанавливают равными (и+1), причем при включении каждого тиристора цепи дополнительно формируют п волн с периодами от -1 до и и с длинами волн, равными периоду.

1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1343513

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зависимого включения тиристоров высоковольтных вентилей.

Целью изобретения является повышение надежности управления за счет устранения потери управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления. 10

На фиг.! и 2 представлены электрические схемы устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.3 и

4 — диаграммы, поясняющие сущность способа. 15

Устройство для реализации способа (фиг. 1) содержит последовательно соединенные тиристоры 1,1-1.(п-1) и тиристор 2 (вецущий), в анодные цепи которых включены первичной обмоткой 3 трансформаторы 4.1-4.п. Вторичная обмотка 5 каждого трансформатора через разделительный диод 6 и токоограничивающий резистор 7 подключена к управляющему переходу тиристора, 25 стоящего третьим последовательно и за тиристором, в анодную цепь которого включена первичная обмотка 3 этого же трансформатора. Кроме того, к управляющим переходам тиристоров З0 аналогичным образом подключены вто— ричные обмотки 8 и 9 трансформаторов, включенных в аноды соответствующих последних тиристоров. Обмотка 10 трансформатора 4.1 ведущего тиристора 2 подключена к управляющему переходу тиристора 1.1, отстоящего от ведущегО на один тиристор. Деление напряжения по тиристорам осуществляют с помощью RC-цепей 11.1-11.n — 12.1—

4О

12.п. Внешний импульс управления на ведущий тиристор 2 подается через клеммы 13 и 14.

Устройство для реализации способа (фиг.2) содержит две встречно направ- 45 ленные цепи из последовательно соединенных тиристоров 1.1 — 1.(п-!), 2 и 15.1 — 15(n-1), 16, имеющие электрическую связь в каждом тиристорном звене, управляющие RC-цепи 11.1-1!.п -5О

12.1-12.п, включенные параллельно тиристорам через стабилитроны 17.!в

17.(n-1), шунтирующие RC-цепи 18.!—

18.n — 19.1-19.п и 20.1-20.n — 21.1—

2!.п, последовательно с.которыми

55 включены узлы отбора мощности и защиты от перенапряжений 22.1 — 22.2п, содержащие прямой диод 23 и обратный диод 24, шунтированный конденсатором

25, и накопительный конденсатор 26, между положительной обкладкой которого и управляющим электродом соответствующего тиристора 1.1-1.(n-1), 2, 15.1 — 15(n-1), 16 через токоограничивающий резистор 7 включен динистор 27. Параллельно динистору 27 включен управляемый ключ из тиристора 28 и стабилитрона 29.1-29.(2n-2), подключенного катодом к управляющей

RC-цепи 11.1-11.п — 12.1 — 12.n, RCцепи 18.1 — 18.n — 19.1 — 19.п и 20.220(n-1) — 21.2 — 21(n-1), попарно шунтируют два тиристора одного направления, кроме двух крайних RC-цепей 20.1 — 20n — 21.1 — 21.п, каждая из которых подключена параллельно одному тиристору, силовые выводы двунаправленной цепи тиристоров подключены к клеммам 14 и 30, а управляющие переходы крайних тиристоров

1.5 — 2, являющихся ведущими, — к клеммам 13.31-35.

На фиг.3а изображена волна поочередного включения тиристоров последовательной цепи с периодом Т = 1, формируемая согласно известному способу. После отпирания крайнего тиристора включается стоящий с ним рядом тиристор, проводящее состояние кото— рого обеспечивает включение соседнего с ним тиристора и т.д. до полного включения тиристоров с периодом Т=1, при наличии в цепи пробитого тиристора (на фиг.3б пробитый тиристор за— чернен) прекращает свое дальнейшее продвижение при достижении этого тиристора, что приводит к потере управляемости остальными тиристорами.

Волны включения тиристоров с пе— риодами Т = 1, формируемые согласно предлагаемому способу, могут проходить через пробитые тиристоры. На фиг.3 5, показаны волны включения а, S и а, S, а тиристоров с периодами Т = 2 и Т = 3. Каждая волна a,Ь и а, 5, 5 обеспечивает включение всей цепочки тиристоров, отстоящих последовательно друг от друга на

n = 1 и п = 2 тиристорам соответственно. Формируемые при включении каждого, кроме ведущего, тиристора прямая волна 3 (фиг.36), прямая 4. и обратная г волны (фиг.34) с Т = 1 при отсутствии пробитых тиристоров в последовательной цепи приходят на уже включающийся тиристор и затухают, практически не оказывая влияния на

1343513 ход процесса включения тиристоров по два и три одновременно.

Прохождение волнами включения пробитых тиристоров показано на фиг.3 2,е. Пробитый тиристор (на

5 фиг. 3 зачернен) останавливает продвижение волны P . .Волна включения а беспрепятственно проходит на соседний с пробитым тиристором и продолжает свое распространение. За счет волны 6 волна включения 5 тиристоров формируется вновь, но уже с временной задержкой относительно волны а (Ь С вЂ” среднее время включения одного тиристора после подачи управляющего импульса). Аналогично протекает процесс прохождения волнами включения тиристоров на фиг.3а. Волна 6 прошедшая через пробитые тиристоры совместно с волнами включения г,, обеспечивает повторное формирование волны а с временной задержкой at u волны S с задержкой 2 At относительно волны 5 . Дальнейшее продвижение Zg волн включения тиристоров протекает обычным путем с соответствующими временными сдвигами между ними.

Волны включения тиристоров, изображенные на фиг.4b, ), с Т = 2 и Т = 3 за один и тот же промежуток времени после включения ведущего тиристора проходят соответственно в 2-3 раза больше тиристоров, чем волна поочередного включения тиристоров с T = l (фиг.3а), что отражено на диаграмме (фиг.4a) .

Устройство (фиг. 1) реализует предлагаемый способ для случая n = 2 (Т = 3). Управляющий импульс от внеш- 40 него источника подается на клеммы 13 и 14. Отпирание ведущего тиристора 2 вызывает разряд предварительно заряженного от анодного напряжения тиристора конденсатора 12.1 шунтирующей 46

RC-цепи через резистор 11.1 на первичную обмотку 3 трансформатора 4.1.

Во вторичных обмотках 8, 10 и 5 этого трансформатора наводятся импульсные напряжения, которые прикладывают- ся к управляющим переходам тиристоров

1.1 — 1.3. Одновременное включение указанных тиристоров обеспечивает эа счет разряда конденсаторов 12.2 — 12.4 формирование в обмотке 5 трансформаторов 4.2 — 4.4 соответственно импульсов напряжения, используемых для отпирания тиристоров, отстоящих на два тиристора от включившегося, т.е. тиристоров обеспечивающих включение следующей тройки тиристоров в направ-. лении распространения волн включения и т.д. Кроме того, на управляющий переход каждого тиристора 2 поступают импульсы с обмоток 8 и 9, трансформаторов 4 двух соседних с ним тиристоров. Следовательно, при пробое любых двух тиристоров (ш = 2) на каждый тиристор поступит по крайней мере одна волна включения и цепь тиристоров сохранит управляемость.

На фиг.3а, у иллюстрируется предлагаемый способ, согласно которому отпирают одновременно два крайних тиристора в последовательной цепи и формируют встречно направленные волны включения тиристоров. Пробой одного или нескольких рядом стоящих тиристоров разделяет всю последовательную цепь тиристоров на две части, каждая из которых отпирается Своими волнами включения.

Отпирание тиристора, крайнего со стороны анода последовательной цепи, с последующим включением остальных тиристоров может быть использовано самостоятельно для управления последовательно соединенными тиристорами.

Устройство (фиг. 2) имеет по два ведущих тиристора каждого направления 2, 16 и 1.5, 15.5. Работу уст-. ройства рассмотрим на примере включения тиристоров 1.1 — l(n-l), 2, так как включение тиристоров 15.1

15(n-1) и 16 происходит аналогичным образом. При поступлении импульсов управления от внешнего источника на клеммы 13 и 14 ведущий тиристор 2 отпирается, так как анодные напряжения тиристоров 1.1 — 1(п-1) в этот момент положительны. Отпирание тиристора 2 вызывает разряд конденсатора 12.1, верхняя обкладка которого имеет положительный заряд по цепи: резистор 11..1, стабилитрон 29.2, управляющий переход тиристора 28, резистор 7, управляющий переход тиристора 1.1 и тиристора 2. При этом обладающий большей чувствительностью тиристор 28 открывается и через него и резистор 7, предварительно заряженный от анодного напряжения тиристора, накопительный конденсатор 26 узла отбора мощности и защиты от перенапряжений (УОМЗП) 22.3 разряжается управляющий переход тиристора 1.1. Последний переходит в проводящее состоя1343513 ние, тем самым формируя цепь для разряда конденсатора 12.2 через резистор

11.2, стабилитрон 29.4, резистор 7 и управляющие переходы тиристоров 28 и 1:2. Отпирание тиристора 28 обеспечивает путь для протекания тока разряда конденсатора 26 УОМЗП 22.5 через управляющий переход тиристора

1.2 и т.д., пока по ходу волны включения присутствуют невключенные тиристоры 1.1-1(п-1).

Встречная волна включения тиристоров 1.1 — 1(п-1) формируется при отпирании тиристора 1.5 и последующем разряде конденсаторов 18.6 и 18.5 с суммарным двойным зарядом по цепи: резисторы 19.6 и 19.5, конденсатор

25 УОИЗП 22.12, тиристор, 1.5, стабилитрон 17.5, резистор 11.5 и заряженный конденсатор 12.5: по управляющей RC-цепи: стабилитрон 29.8, управляющий переход тиристора 28, резистора 7, управляющий переход тиристора 1.4, конденсатор 25 УОЫЗП 22.9.

Величины емкостей должны .удовлетворять условию С18 = С21 С12. Включение тиристора 28 вызывает разряд накопительного конденсатора 26 УОМЗП

22.9 на управляющий переход тиристора 1.4 и его отпирание. Включение очередного тиристора 1.3 обусловлено разрядами конденсаторов 21.5 и 21.4 по аналогичной цепи и,конденсатора

26 УОМЗП 22.7 на его управляющий переход, тиристора 1.2 конденсаторов

18.2, 18.3 и 26 УОМЗП 20.5 и т.д. до встречи с первой волной включения тиристоров.

В случае пробоя ведущего тиристо—

40 ра 2 сохраняется управляемость тиристорами одной волной включения. Волна, формируемая при включении тиристора

2, обеспечивает сохранение управляемости тиристорами и в случае прекращения поступления управляющих импуль45 сов от внешнего источника на ведущий тиристор 1.5.

Когда прямое напряжение на тиристорах превысит заданный уровень, то Вп напряжение на конденсаторах 25 и 26 одного из УОМЗП, образующих с соответствующими конденсаторами 18.1

18.п или 21.1 — 21.п емкостный делитель, станет достаточным для отпирания динистора 2? и последующего разряда конденсаторов 25 и 26 на управляющий переход тиристора, подключенного управляющим электродом к заданному УОМЗП. Включение одного тиристора зап;итой от перенапряжения вызывает лавинообразный процесс срабатывания защит остальных тиристоров.

На фиг.4 К представлена зависимость времени включения цепи из тринадцати последовательно соединенных тиристоров, из которых два крайних — ведущие. Очевидно, что формирование двух встречных волн поочередного включения тиристоров в два раза сокращает общее время включения тиристоров, а если волны имеют периоды Т > 1, то это время дополнительно уменьшается примерно в Т раз.

Таким образом, быстродействие и надежность управления последовательно соединенными тиристорами повьппается sa счет поочередного включения тиристоров группами по два, три и более тиристоров, а также сохранения управляемости тиристорами при пробое определенной части тиристоров.

Формула изобретения

1. Способ управления последовательно соединенными тиристорами путем включения одного крайнего в цепи тиристора, являющегося ведущим, последующего формирования прямой (от ведущего тиристора) волны поочередного включения тиристоров, период которого определяется числом на единицу большим числа п тиристоров, расположенных между включившимся и включаемым им тиристорами,, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения надежности управления за счет устранения потери управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления, при включении ведущего тиристора формируют дополнительно несколько прямых волн поочередного включения тиристоров, периоды которых первоначально устанавливают в пределах от 2 до (n+1), а после включения тиристоров внутри первого интервала (п+1) периоды всех волн устанавливают равными (и+1), и формируют по крайней мере еще одну прямую или обратную (к ведущему тиристору) волну в интервале периодов от 1 до п при включении каждого последующего тиристора.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве ведущего используют и второй крайний тиристор в цепи.

l3435l3

55 Я 59 55

/-S

Г 27 гг-11 (zi s

25 гб

15-5! г-б 17-5 z9-57 гв .

29-9 гв

2$

zs — 2$

1.9

15- б гб

29

lZ 5.2В

29 в 17-9

21-$

Г Z727

25 (29

29-7

1!9 7

1S- J

/г- < 17-5 г9-б г

29-5 гв

1$-г гб

2/-J

Г Z7 ЯЯ 20-2

25 (Z/-Z

iz-з 17-2 гв

29-9 гв гб Г

29-5

ii-г 7

25 29

z9-г гв

29-! гв

1 ./в1

15-1

Ггг-1 22

ZJ гг

/б

12-1

19 51 JZ

Риг. г

Г zs zs

29! в б ) гб

/9 б яг-z 27

1В -$

Гг2-9 27

19-5

Л,—

/В-9 zz-в г7

1 g, lzz 5 27

) 25

/В-2

LZZ-9 Z7

1Z-2 17-/

11- г/ 22-!9)

ZO-5 гб 29

25. гб 29

zJ

27 ZZ-б

2б 29 гз Г

27 22-Я

Z1-1

1343513 а, б а а.б а б б а б Б

И-б И-б H-4 И-б H-2 N-I H

Порябнобый нокер тщшсторо

Риг. 0 б

Э( Ф ф

2

В,! б

2 4-4 4"2 M 4-4 4-d 4-б 4-7 4-0 4-0 tfd 444 4-.42 I.II 4-44 4-40

dJ б б

43 ,л, f ъ J

2

g I ф

2 4-4 4-2 4.0 4 Ф I-Х 4.0 4.7 4б I-б 4-40 1-ff 4-42

Паря бнобый но44ер тиристора (О-ао„н-л.I; b,-п-2: of- брепя Окл4Оцония тиРистора)

ВНИИПИ Заказ 4834/54 Тираж 659 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4