Двунаправленный ключ

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение надежности. Особенностью данного устройства является то, что всегда гарантирован самозапуск вентилей и при наличии пробитых вентилей. Допустим, что в одной ветви пробито несколько вентилей, а перенапряжение имеет полярность, требующую запуск противоположной ветви вентилей. При этом только на ветви вентилей, имеющей поврежденные вентили, происходит срабатывание стабилитронов при формировании дополнительных импульсов управления только у целых вентилей, которые поступают на противоположные вентили, запуская их. Вентили, расположенные напротив пробитых, не имеют импульсов управления , но благодаря запуску остальных вентилей происходит резкое нарастание напряжения на неоткрывшихся вентилях, что позволяет формировать дополнительные импульсы от собственного устройства запуска, включая остальные вентили ветви. 1 ил. (Л с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4741147/07 (22) 25.09.89 (46) 07.03.92, Бюл. № 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институг силовых полупроводниковых устройств (72) С,Л,Безуглый (53) 621,314.727: 62 1.31 6.825.4(088.8) (56) 1. Патент ФРГ ¹ 2391582, кл. Н 02 M 7/12, 1979.

2. Патент Японии ¹ 59-23185, кл-. Н 02 М 1/18, 1974. (54) ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности . Особенностью данного устройства является то, что всегда гарантирован самозапуск вентилей и при наличии

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным преобразователям, содержащим последовательно включенные вентили двух ветвей со встречным включением, используемые в качестве . регулируемого ключа, например, в тиристорных компенсаторах реактлвной мощности, Известно устройство. содержащее па-; раллельные тиристору встречно включенные лавинные диоды, где в разрыв со стороны катода тиристора включены параллельные цепи из RC-цепи, шунтирующего резистора и генератора индивидуального запуска тиристора (1). При воздействии прямого перенапряжения от падения напряжения на RC-цепи после выхода на лавину

„„Я2„„1718345 А1 (si)s Н 02 M 1/08, Н 02 Н 7/10 пробитых вентилей. Допустим, что в одной ветви пробито несколько вентилей, а перенапряжение имеет полярность, требующую запуск противоположной ветви вентилей, При этом только на ветви вентилей, имеющей поврежденные вентили, происходит срабатывание стабилитронов при формировании дополнительных импульсов управления только у целых вентилей, которые поступают на противоположные вентили, запуская их. Вентили, расположенные напротив пробитых, не имеют импульсов управления, но благодаря запуску остальных вентилей происходит резкое нарастание напряжения на неоткрывшихся вентилях, что позволяет формировать дополнительные импульсы от собственного устройства запуска, включая остальные вентили ветви.

1 ил.

« диода срабатывает генератор, и происходит .й самозапуск тиристора, Данное устройство (ф. может быть использовано и для двунаправ- . () ленного ключа при раздельных встречных параллелях тиристоров с их самозапуском отобоих полярностей перенапряжения. При этом необходимо, чтобы лавинный диод, совпадающий по направлению проводимости с тиристором, был более высокого напряжения лавинообразования, чем у обратного, В этом случае возможна нормальная работа ключа.

К недостаткам данного устройства следует отнести недоиспользование класса тиристоров по напряжению, ибо лавинный диод, защищающий тиристор по прямому

1718345 напряжению. ниже, чем по обратному напряжению.

При наличии пробитых тиристоров в одной из ветвей в ней происходит снижение общего защитного уровня лавинообразова- .ния, и самозапуска параллельной ветви не происходит из-за шунтирования ветвью с пробитыми тиристорами, что снижает надежность преобразовательного устройства. .Известно устройство двунаправленного ключа, содержащее парное соединение встречно-параллельных тиристоров с блоком самозапуска от перенапряжений,.подключенным параллельно тиристорам, состоящим из цепочки последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора, параллельно которому подключены конденсатор и цепочка из последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки импульсного трансформатора. Две вторичные обмотки подкл ючен ы к уп равля ющим эл ектродам тиристоров через разделительные диоды (2).

К недостаткам данного устройства следует отнести наличие жесткой связи между каждой парой встречно-включенных тиристоров, что усложняет конструкцию, так как связь должна быть рассчитана на полный рабочий ток в случае пробоя смежного вентиля, жесткая связь усложняет сборку преобразователя и эксплуатацию при замене поврежденных тиристоров; воэможность самовключения параллельного тиристора от большой скорости восстанавливающегася напряжения на работающем тиристоре в момент запирания, чта ведет к переключению схемы по обратному напряжению, т.е. потере управляемости; снижение надежности тиристоров, так как пробой одного в паре равносильно двум.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Цель достигается тем, что двунаправленный ключ собран из(п) пар.встречно-параллельных раздельных вентилей и 2п блоков самозапуска от перенапря>кений, подключенных параллельно вентилям, включающих каждый цепочку из последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора, параллельно которому подключен конденсатор и цепочка последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки импульсного трансформатора, причем импульсные трансформаторы блоков амоэапуска от перенапряжений каждой пары встречно-параллельно включенных вентилей объединены по магнитопроводу, образуя четырехобмоточный трансформатор, при этом к соответствующим двунаправленным пороговым ключам блоков самозапуска от перенапряжений подключены начала первичных обмоток трансформа5 тора, первая вторичная обмотка, совпадающая по направлению намотки с первичными, началом подключена к управляющему электроду соответствующего вентиля через диод (анод — катод), а концом — к

10 катоду вентиля, вторая вторичная обмотка обратной намотки по отношению к первичным подключена к управляющему электроду второго вентиля пары концом через диод (анад- катод), а началом — к катоду этого же

15 вентиля.

Предлагаемый ключ представлен на чертеже, где 1,2 — ветви последовательна соединенных вентилей, причем первая. ветвь выполнена в анодно-катоднам на20 правлении, а вторая — в катадно-.анодном, 3 — симметричный стабилитрон, 4 — резистор, 5 — накопительный конденсатор, 6- двунаправленный пороговый ключ, 7,8 — разделительные диоды, 9 — распределитель.

25 импульса управления к вентилю, 10 — четырехобматочный импульсный трансформатор, 11 — формирователь импульсов управления вентилями преобразователя.

Ключ собран следующим образом.

30 К ка>кдому. из последовательно соединенных вентилей обеих ветвей 1,2 параллельно подключен симметричный стабилитрон 3, в цепи которого последовательно включены соединенные в параллель

35 резистор 4 и накопительный конденсатор 5, параллельно которым включена последовательная цепь из двунаправленного порогового ключа 6 и одной иэ первичных обмоток импульсного трансформатора 10, Выходные

40 обмотки импульсного трансформатора 10 соединены через разделительные диоды 7,8 с целью управления вентилей 1,2, при этом первая вторичная обмотка трансформатора

10 подключена через диод 7 проводимостью

45 анод — катод к управляющему электроду вентиля 1 прямой проводимости тока, а вторая вторичная обмотка обратной намотки подсоединена через диод 8 проводимостью анод — катод к управляемому элементу

50 смежного вентиля 2 обратной проводимости тока.

Работает ключ следующим образом.

При нормальных условиях работы преобразователя воздействующие напряжения

55 на отдельные вентили и плечо преобразователя не превышают уровня стабилизации стабилитронов 3, и блок: самозапуска не работает (работает толька основная система управления). Накопление энергии за счет утечек стабилитронов исключается резиста1

1718345 рам 4 при обеспечении. на конденсаторе 5 малых зарядов, ниж уровня срабатывания порогового двунаправленного ключа 5

При воздействии на плечо преобразователя перенапряжения любой полярности, превышающего суммарный уровень стабилизации стабилитронов 3 любой одной ветви, происходит заряд накопительных конденсаторов 5 с некоторой потерей на резисторе 4.

Если перенапряжение положительной

10 полярности для силового вентиля 1 (прямой проводимости), то па достижении уровнем заряда конденсатора 5 напряжения срабатывания ключа 6 происходит заряд.конденсатора на первичную обмотку импульсного

15 трансформатора 10, при этом импульс трансформируется во вторичные обмотки, причем энергия передается только по одной ной встречно, диод 8 заперт. Дополнительный импульс формируется только на вентиль 1, для которого перенапряжение положительно. От воздействия этих управля25 щих импульсов тока вентили 1 открываются, и перенапряжение гасится на внешних це-. пях и нагрузке, сохраняя в целостности силовые вентили.

Если уровень стабилизации на вентилях

1 прямой проводимости ниже, чем на ветви вентилей 2 обратной проводимости (это ма>кет быть за счет разброса характеристик стабилитронов 3 или при наличии прабйтой части вентилей в ветви с прямой провадимостью), происходит опережающий заряд 35 конденсаторов 5 вентилей обратной проводимости. При этом срабатывание пороговых двунаправленных ключей происходит на обратной ветви, на импульс управления по40 ступает только на вентили прямой проводимости, обеспечивая самозащиту. 8 случае равенства напряжения стабилизации обеих ветвей происходит заряд конденсаторов 5 у обеих ветвей, и срабатывание может праизойти как одновременно обоих ключей 6, так и порознь, но во всех случаях формируется импульс управления только на вентили

1 прямой проводимости.

При воздействии отрицательного перенапряжения условия заряда конденсаторов 5 те.же, что и при воздействии положительной полярности, но импульс управления формируется только на вентили 2 обратной проводимости через вторую втаричную обмотку импульсного трансформа- 55 тора 10, так как открыт только диод 8.

Особенностью данного ключа является то, чта всегда гарантирован самазапуск из них(первой), так как в другой, намотан- 20 вентилей и при наличии пробитых вентилей.

Допустим, что в одной ветви пробито несколько вентилей, а перенапряжение имеет полярность, требующую запуск противоположной ветви вентилей. При этом только на ветви вентилей, имеющей поврежденные вентили, происходит срабатывание стабилитронов при формировании дополнительных импульсов управления только у целых вентилей, которые поступают на противоположные вентили, запуская их. Вентили, расположенные напротив пробитых, не имеют импульсов управления, но благодаря запуску остальных вентилей происходит резкое нарастание напряжения на неоткрывшихся вентилях, что позволяет формировать дополнительные импульсы ат собственного устройства запуска, включая остальные вентили ветви.

Формула изобретения

Двунаправленный ключ, содержащий пару встречно-параллельно включенных вентилей и блок самозапуска от перенапряжений, включающий цепочку из последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора,. подключенную параллельно вентилю, конденсатор, подключенный параллельйо резистору, и цепочку из последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки импульсного трансформатора, диод, катодом подключенный к управляющему электроду вентиля, о т л ич а ю шийся тем, чта, с целью повышения надежности, в него введны п пар встречнопараллельно включенных вентилей и 2п блоков самозапуска от перенапряжений, причем импульсные трансформаторы блоков замозапуска от перенапряжений каждой пары встречно-параллельно включенных вентилей объединены по магнитопроводу, образуя четырехобмоточный, трансформатор, при этом к соответствую- . щим двунаправленным пороговым ключам блоков самозапуска от перенапряжений подключены начала соответствующих первичных обмоток трансформатора. первая. вторичная обмотка, совпадающая по направлению намотки с первичными, началом подключена. к аноду соответствующего диода, а концом — к катоду соответствующего вентиля пары встречно-параллельно включенных вентилей, а вторая вторичная обмотка с обратной намоткой по отношению к пер>ичной подключена концом к аноду соответствующего диода, а началом к катоду другого вентиля пары встречно-параллельно включенных вентилей.

Составитель С, Безуглый

Редактор Т. Юрчикова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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