Устройство для управления тиристором

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в различных системах преобразователей для управления тиристорами. Цель изобретения - уменьшение установленной мощности и улучшение массогабаритных показателей. Разброс характеристик управления тиристоров обусловлен различием зависимостей напряжения управления от тока управления тиристоров. Для надежного включения любого тиристора необходимо сформировать сигнал управления, характеризуемый значениями напряжения и тока управления, которые должны превышать значения, соответствующие нижней границе зоны гарантированного включения. Сущность изобретения заключается в обеспечении включения тиристоров в зоне гарантированного включения с меньшей установленной мощностью, т.е. в обеспечении линии нагрузки, при которой устройство управления работает либо в режиме источника тока, либо источника напряжения, в зависимости от характеристики управления тиристора. 3 ил.

СО}ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5}) 4 Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4076616/24-07 (22) 10.06.86 (46) 15.09.89 ° Бюл. Y 34 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В.Иванцов, Ю.Е.Семенов и M.À.Ñóðoâ (53) 621.316.727(088,8) (56) Вчерашний Р.П. Выходные устройства систем управления тиристорами с преобразованием отпирающих импульсов на промежуточной частоте. — ЭП, сер. ПТ, М., 1972, Р 6, с. 26, рис. 3.

Там же, рис. 4. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРОМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в различных системах преобразователей для управления тиристорами. Цель .изобретения — уменьшение

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в различных системах преобразователей для управления тиристорами.

Цель изобретения — уменьшение установленнОй мощности и улучшение массогабаритных показателей устройства.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 — графики, поясняющие работу устройства для тиристоров различных характеристик ° установленной мощности и улучшение массогабаритных показателей. Разброс характеристик управления тиристоров обусловлен различием зависимостей напряжения управления от тока управ-. ления тиристоров. Для надежного вклю— чения любого тиристора необходимо сформировать сигнал управления, характеризуемый значениями напряжения и тока управления, которые должны превышать значения, соответствующие нижней границе зоны гарантированного включения. Сущность изобретения заключается в обеспечении включения тиристоров s зоне гарантированного включения с меньшей установленной мощностью, т.е, в обеспечении линии нагрузки, при которой устройство управления работает либо в режиме источника то-. ка, либо источника напряжения, в зависимости от характеристики управления тиристора ° 3 ил.

Устройство содержит источник 1 питания, транзисторы 2 и 3 одинаковой проводимости, коллектор транзистора 2 соединен с базой транзистора 3 и через резистор 4 — с первым выводом источника 1 питания, к второму выводу которого подключен эмиттер транзистора 2, эмиттер транзистора 3 через резистор 5 соединен с эмиттером транзистора 2, а коллектор — с одним выводом первичной обмотки импульсного трансформатора 6, другой вывод которой соединен с первым выводом источника 1 питания, к базе транзистора 3

3 1508319 подключен катод стабилитрона 7, анод которого соединен с эмиттером транзистора 2, база которого подключена к клемме 8 входного сигнала, вторичная обмотка импульсного трансформатора 6 одним концом через диод 9 предназначена для подключения к управля<ощему электроду тиристора, а другим — к его катоду, для предохра- 10 нения тиристора от ложных отпираний между управляющим электродом и катодом тиристора включены параллельно < соединенные резистор 10 и конденсатор 11. )5

Устройство работает следующим образом.

При подаче на базу транзистора 2 положительного сигнала U, r О (t (в (<:„ на фиг.2) транзистор Z 20 открывается, в результате чего через резистор 4 протекает ток коллектора транзистора 2. Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора 2 мало и близко к нул<о, т.е. .< О 2 (Фиг. 2) . Это напряжение приложено к стабилитрону 7 и к базе транзистора 3, в результате чего стабилитрон 7 и транзистор 3 не проводят ток (фиг.2).

При этом выходное напряжение устрой- 30 ства равно нулю, В момент времени (Фиг.2) входной сигнал становится отрицательным, т.е, U <> 4 О, в результате чего транзистор 2 закрывается и ток от источника 1 через резистор 4 начинает протекать через стабилитрон

7 и базу транзистора 3, при этом напряжение между коллектором и эмиттером транзистора 2 равно напряжению стабилизации стабилитрона 7 (Фиг,2), 40

Транзистор 3 открывается и в его кол. лекторной цепи протекает ток, равный

50 (2) 1 <> кэз 115

Б ст — Оыээ

Т вЂ” I (1)

-КЗ -6» г где U - напря>«ение стабилизации ст стабилитрона 7;

U, — напряжение между базой и эл<иттером транзистора 3, R величина сопротивления

2 резистора 5, I6. — ток базы транзистора 3 ° бз

На первичной обмотке трансформатора 6 появляется падение напряжения, равное где Š— напряжение источника 1 питап ния;

Uкэ, апряжение между колле>(тором и эмиттером транзистора 3, U — падение напря>кения на резисторе 5.

Это напряжение трансформируется во вторичную обмотку, в результате чего в цепи управляющий электрод — катод тиристора начинает протекать ток, создающий падение напряжения U„ (фиг,2) и включающий тиристор.

На Фиг.3а приведены графики 12-14, 1оясняющие работу устройства для тиристоров различных характеристик

11 = f(l ). Разброс характеристик управления тиристоров в пределах первой третьей характеристики обусловлен различием зависимостей напряжения U управления от тока I управления тиристоров, Для надежного включения любого тиристора данного типа необходимо сформировать сигнал управления, <арактеризуел<ый. значениями U„и I причем они должны превышать значения

U, и I,, соответствующие нижней границе зоны гарантированного включения.

Сущность работы предлагаемого устройства сводится к обеспечению включения тиристора в зоне гарантированного включения с меньшей установленной моц<ностью, т.е. к обеспечению линии нагрузки вида 15 (фиг.3а), при которой устройство управления работает либо в режиме источника тока, либо источника напряжения, в зависимости от характеристики управления тиристора.

Рассмотрим возможные режимы работы устройства. В зависимости от величи-,. ны напряжения управления тиристора возможны три случая.

Характеристика управления проходит через точку Х (фиг.3а). При этом параметры устройства выбирают следующим образом. Для надежного включения тиристора на его управляющий электрод нун<ио подать сигнал, характеризуемый значениями напряжения и тока управления, превышающими значения 0 чг и

Х „, соответствуюшие нижней границе зоны <-арантированного включения, при этом для снижения установленной мощности и массы устройства управления необходимо и достаточно обеспечить равенство тока и напряжения их гарантированным значениям, равным

0 ч 0чгi

1 ч = lares 508319

В этом случае падение напряжения

Б на вторичной обмотке трансформатора ра вно из 11уГ 19» (3 ), г где U„, — напряжение, соответствующее нижней границе зоны r.àðàí» тированного включения;

Ug — прямое падение напряжения на диоде 9.

Ток во вторичной обмотке равен у.

»П»,7

"г обмотке необходимо, чтобы протекал ток, — I уге При в первичной равный

" „„,- =- I „, = I „,./К.» (4) а падение напряжения на первичной обмотке равно ,20

1. 1е» с »» — . е

В этом случае режим работы транзистора 3 выбирают таким, чтобы рабочая точка на его выходных характеристиках находилась в точке В (фиг.36), т.е. чтобы транзистор 3 работал в активном <> режиме, но с минимальным падением напряжения между коллектором и эмиттером. Таким образом» транзистор 3 работает в активном режиме при 11„э =

=- Uf„ . Падение напряжения на резис- 30 торе 5 определяется напряжением стабилизации стабилитрона и равно

11 Г = 1 ст — 11 .»» а напряжение источника 1 питания должно быть равным

При этом ток коллектора транзистора 3 определяется соотношением (1) и равен

I, „, что соответствует протеканию в цепи управляющего электрода тиристора тока I (фиг.3а).

Характеристика управления тиристора проходит через точку Z (фиг.3а).

Как видно из фиг.3а., при протекании тока 1 „. в цепи управляющего электро- 45 да падение напряжения управляющий электрод " катод будет меньше U u равно U>z. При этом падение напряжения на вторичной обмотке, равное

U»+ U» (") 50 уменьшается, а следовательно, уменьшается и U«, но так как транзистор 3 включен по схеме с общим коллектором и U > = const, то

Uz =- 11ст Us» const; (8) 55

I к.» I э I s> cons t»,(9) т.е. увеличивается падение напряжения коллектор-эмиттер транзистора 3 при

I „ = const.

Рабочая точка транзистора 3 при этом из точки В перемещается в точку А (фиг.36), а ток коллектора транзистора 3 остается примерно постоянным и равен Т,„,„Таким образом, при характеристиках управления тиристорами, лежащих в диапазоне между графиками 13 и 14 (фиг.3а), устройство управпения работает как источник постоянного тока, что подтверждает вертикальный участок линии нагрузки вида

16 на фиг.3а.

Характеристика управления тиристо" ра проходит через точку У (фиг.3а).

В данном случае при токе управления, равном I,, падение напряжения управляющий электрод-катод тиристора возрастает, в результате чего увеличиваются соответственно напряжения У,щ и

При увеличении напряжения U, „ уменьшается падение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора

3, вследствие чего транзистор 3 выходит из активного режима, есо рабочая точка перемещается из точки В к точке С (фиг.36) .и при U = const, уменьшается ток коллектора транзистора 3, что вызывает уменьшение тока в цепи управляющего электрода тиристора. В цепи управляюще -o электрода тиристора будет протекать ток Т, .» соответствующий точке Y на характеристике управления тиристора. Таким образом, при характеристиках управления тиристорами, лежацих в пределах графиков 12 и 13 (фиг.3а), устройство управления работает как источник пос" тоянного напряжения, что подтверждает горизонтальный участок линии нагрузки на фиг.3а.

Применение для управления тиристором предлагаемого устройства, работающего в режиме источника тока I либо источника напряжения U, (в зависимости от характеристики управления конкретного тиристора), соответcòâóþùèõ нижней границе зоны гарантированного BKJlk.÷eíèÿ, позволяет обеспечить надежное включение тиристора при минимальной мощности сигнала управления. В свою очередь, это позволяет снизить установленную мощность и улучшить массогабаритные показатели устройства управления.

Резистор 10 и конденсатор 11 позволяют повысить помехоустойчивость устройства за счет уменьшения уровня

1508319 помех, воздействующих на управляющий вход тиристора. формула изобретения

Устройство для управления тиристором, содержащее первый и второй транзисторы одинаковой проводимости, причем коллектор первого транзистора сое- ц динен с базой второго транзистора непосредственно и через первый резистор - с первым выводом источника питания, база первого транзистора coe"" динена с клеммой вХодного сигнала, а 15 эмиттер - с вторым выводом источника питания, коллектор второго транзистора соединен с одним концом первичной обмотки импульсного трансформатора, один конец вторичной обмотки которого через диод предназначен для подклю" чения к управляющему электроду тиристора, а другой - непосредственно к его катоду, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности и улучшения массогабаритных показателей, в него введен стабилитрон, причем второй вывод источника питания соединен через стабилитрон с базой. второго транзистора, через второй резистор - с его эмит-. тером, а другой конец первичной обмотки импульсного трансформатора соединен непосредственно с первым выводом источника питания.

1508319 и„з

ФигЗ

Тираж 647

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор А.Ревин

Заказ 5549/56

Составитель A.Ìåðêóëoâà

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор С.Черни