Устройство для управления силовым тиристором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть -использовано для включе-нк?я тиристоров в'преобразовательиых устройствах. Целью изобретения является повышение надежности в работе и устойчивости к перегрузкам по напряжению. Цель достигается введением тирист^а 1, в управляющую цепь которого включен стабилитрон 8. При,зарядке конденсатора 5 до налряжения стабилизации стабилитрона 8 открывается тиристор 1 и заряд конденсатора 5 прекращается, при этом исключается возможность протекания через стабилитрон 8 тока больше допустимого. 2 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4738085/07 (22) 14.08.89 (46) 30.01.92. Бюл.¹4 (71) Институт электродинамики АН УССР

° (72) A.Н.Павелко, A.À, Щерба.и B.A.Móðàòîâ (53) 621;316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1347158, кл. Н 02 M 1/08, 1987., Авторское свидетельство СССР № 1379900, кл. Н 02 M.1/08, 1988,. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТИРИСТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для включе«. Я2 1709473 А1 (Я)5 Н 02 M 1/08 ния тиристоров в преобразовательных устройствах. Целью изобретения является повышение надежности в работе и устойчивости к перегрузкам по напряжению. Цель достигается введением тиристора 7, в управляющую цепь которого включен стабилитрон 8. При.зарядке конденсатора 5 до напряжения стабилизации стабилитрона 8 открывается тиристор 7 и заряд конденсатора 5 прекращается, при этом исключается возможность протекания через стабилитрон 8 тока больше допустимо о. 2 ил. 1 табл.

1709473 г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для . включения тиристоров в различных преобразовательных устройствах.

Известен формирователь импульсов включения тиристоров, .содержащий конденсатор, который заряжается через два резистора и два диода до напряжения стабилитрона, транзисторный ключ, который-открывается по сигналу генератора переменного .напряжения и подключает конденсатор к цепям управления тиристора,.формируя крутой передний фронт импульса включения.

Недостатком указанного формирователя является низкий КПД из-за значительных потерь в последовательно соединенных резисторе и стабилитроне, которые тем больше, чем выше прямое напряжение на тиристоре. Для стабилизации напряжения на конденсаторе при больших напряжениях на тиристоре приходится использовать дорогостоящие мощные стабилитроны, количество которых находится в прямой зависимости от величины максимально возможного тока стабилизации. Кроме того, для исключения влияния рассеиваемого тепла элементами параметрического стабилизатора напряжения на другие элементы устройства необходимы средства обеспечения теплоотвода (радиаторы, воздушное охлаждение и др.), что усложняет конструкцию и ухудшает массогабаритные и стоимостные показатели, К недостаткам формирователя относится также невысокая надежность включения тиристора из-за наличия поовалов в поддерживающей части (верщине) импульса тока, возникающих вследствие плохой фильтрующей способности конденсатора, подключенного к генератору переменного напряжения прямоугольной формы через трансформатор и двухполупериодный выпрямитель.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство . ля управления тиристором, входящим в состав высоковольтного тиристорного вентиля, содержащее подключенную к аноду тириСтора токоограничивающую RC-цепь, .соединенную с входом однополупериодного выпрямителя, образованного двумя диодами, К положительному полюсу выпрямителя подключен накопительный конденсатор, который другим своим. выводом соединен с коллектором вспомогательного тиристора, эмиттер которого подключен к отрицательному полюсу-выпрямителя.

Вспомогательный транзистор шунтирован в обратном направлении диодом. База транзистора подключена к аноду стабилитрона, . который своим катодом соединен с положительным полюсом выпрямителя, к которому подключены также одна из обкладок вклю5 чающего конденсатора и выводуправляемого светом полупроводникового ключа, выход которого предназначен для соединения с управляющим электродом тиристора, другая обкладка включающего конденсато10 ра соединена с катодом тиристора.

Недостаток известного устройства состоит в том, что накопительный конденсатор заряжается через транзистор, который, бла. годаря включенному в его базовую цепьста15 билитрону, работает,в линейном режиме, характеризующемся большими тепловыми потерями, что снижает надежность его работы, а значит, и устройства в целом. Использование средств .теплоотвода и

20 трайзисторов с большим запасом мощности для повышения надежности. приводит к ухудшению стоимостных показателей таких устройств, количество которых в тиристорном преобразователе равно количеству ти25 ристоров. устройСтво также критично к импульсным скачкам и длительным повышениям напряжения на силовом тиристоре.

Целью изобретения является повыше30 ние надежности работы и устойчивости к перегрузкам по напряжению устройства для, управления силовым тиристором.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее подключенную к

35 аноду тиристора токоограничивающую RCцепь, соединенную с катодом первого диода и анодом второго диода, катод которого со- единен с первой обкладкой включающего конденсатора и первым выводом управляе40 мого ключа, второй вывод которого соединен с анодом первого диода и второй обкладкой включающего конденсатора, а также стабилитрон, дополнительно введен вспомогательный тиристор, управляющий

45 электрод которого соединен с анодом стабилитрона, анод — с катодами стабилитрона и первого диода, а катод —. с катодом силово/ го тиристора.

Использование тиристора, который

50 имеет меньшие тепловые потери, чем транзистор. работающий в линейном режиме, повышает надежность устройства за счет исключения значительного тепловыделения этим полупроводниковым элементом. При

55 замене транзистора на тиристор, в основном, рассеивает тепло. пассивный элементрезистор RC-цепи. Кроме того, меньшее количество элементов в предлагаемом устройстое упрощает его конструкцию, а также обеспечивает повышение надежности. Ис-.

1709473, пользование тиристора обеспечивает устойчивость устройства.к перегрузкам по напряжению.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с наиболее близкими известными решениями видны иэ таблицы.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — то же, пример выполнения, Устройство управления силовым тири- стором 1 (фиг.1) содержит токоограничивающую RC-цепь 2, соединенную .одним выводом с катодом первого диода 3 и анодом второго диода 4, катод которого соединен с первой обкладкой включающего конденсатора 5 и первым выводом управляемого ключа 6, второй вывод которого соединен с управляющим электродом силового тиристора 1, катод которого соединен с анодом первого диода 3 и второй обкладкой включающего конденсатора 5, а также пороговый ключ, образованный тиристором 7 и стабилитроном 8, катод которого соединен с анодом второго диода 4 и анодом тиристора 7, управляющий электрод которого сое-. динен с анодом стабилитрона 8, а катод — с катодом силового тиристора 1, анод которого соединен с другим выводом RC-цепи.

Устройство уп ра вл ения силовым тири-. стором (фиг,1) работает следующим образом.

При подаче прямого напряжения на тиристор 1 через цепь 2, диод 4 и конденсатор

5 протекает ток зарядки включающего конденсатора 5. Когда напряжение на нем до-, стигает порога стабилизации стабилитрона

8, тиристор 7. переходит в проводящее состояние в момент достижения током стабилитрона 8 тока включения тиристора 1, Дальнейшая зарядка конденсатора RC-цепи осуществляется через открытый тиристор 7. Диод 4 предотвращает разряд конденсатора 5 через открытый тиристор 7.

При отпирании управляемого светом ключа

6 конденсатор 5 разряжается, при этом формируется импульс тока a öåïè управления тиристора 1.

Источником тепловыделения предлагаемого устройства является единственный элемент — резистор RC-цепи, которая распоl лагается непосредственно возле силового тиристора и не оказывает влияния на другие элементы устройства, Этим, а также упрощением конструкции обеспечивается повыше/

l его стоимость

Формула изобретения

Устройство для управления силовым ти35 ристором, содержащее стабилитрон и пер40

55 ние надежности включения управляемого силового тиристора.

В качестве управляемого светом ключа может быть использована диодная оптопара (ЗОД129А) с транзисторным усилителем (КТ3102Д, КТ818А).

Устройство для управления силовым тиристором, показанное на фиг.2, работает следующим образом.

Пог, действием входного импульса напряжения U x в цепи резистор 9 — светоизлучающий диод 1.0 протекает ток, вызывающий свечение диода 10, вследствие ч6го обратносмещенный фотодиод 11 изменяет свое сопротивление, вызывая протекание тока через резистор 12 и базоэмиттерный переход транзистора 13.

Транзисторы 13 и 14 последовательно открываются, а конденсатор 15 разряжается через транзистор 14, резистор 16 и управляющий переход силового тиристора 17, формируя при этом импульс его включения.

Элементы 18 — 23 предназначены для зарядки конденсатора 15 до напряжения стабилизации стабилитрона 22, резисторы 24 и 25— для ограничения тока коллектора и базы транзисторов 13 и 14 соответственно, Использование изобретения позволяет повысить надежность включения тиристора, упростить конструкцию устройства для управления силовым тиристором и снизить вый диод, анод которого предназначен для подключения через последовательно соединенные резистор и первый конденсатор к аноду силового тиристора и соединен с катсдом второго диода, анод которого предназначен для подключения к катоду силового тиристора, для подключения к управляющему электроду которого предназначен первый вывод управляемого ключа, второй вывод которого соединен с катодом первого диода и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом второго диода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и устойчивости к перегрузкам па напряжению, введен тиристор, катод которого соединен с анодом второго диода, управляющий электрод — с анодом стабилитрона, катод которого соединен с анодом первого диода и анодом тиристора.

1709473

Потери энергии за один период частоты

Техническое решение

Примечание

Авторское свидетельство СССР

N 1347158

2 (1) 18 (11) Е1

Есть

Авторское свидетельство СССР

N 1105987

1 (0) Есть

Авторское свидетельство СССР

2 (1) 10 (6) Нет

Ез

N. 1379900

1 1 (8) 2 (0) Е4

Есть

Патент США

М 3967138

3 (2) 18 (11) Есть

Е5

Е6

Е6«Е 1,Ез

Е6= Ег

Е6 < Е4, Е5

1 (О) 8 (5) Нет

Патент

Англии

N. 1165326

П редлагаемое устройство

Количество элементов (включая полупроводниковые) Количество тепловыделяющих элементов (включая полупроводниковые

Наличие моточных элементов (трансформатор) Вершина импульса содержит провалы

Первичная обмотка трансформатора включена в цепь высокого напряжения

Транзистор работает в линейном режиме, выделяет большое количество тепла, включающий конденсатор не держит напряжения из-за утечки тока через стабилитрон и транзистор

Напряжение зарядки конденсатора не постоянно

Гладкая вершина импульса тока 1709473

Составитель А.Павелко

Техред М;МоргенталРедактор А.Лежнина

Корректор Т.Палий

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

Заказ 434 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5