Устройство для управления двухоперационным тиристором

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Устройство для управления содержит цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания 2, полностью управляемого полупроводникового ключа 3 и резистора 4, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания 5, ключа 6 и дросселя 7, Для увеличения КПД устройства при одновременном увеличении коммутируемых токов, а также увеличения надежности запирания ДТ введена дополнительная цепь, состоящая из накопительного диода 8, анодом подключенного к второму общему концу цепей отпирания и запирания, а.катодом - к катоду зашунтированного резистором 9 диода 10, причем к катоду накопительного диода 8 подключен первый силовой электрод вспомогательного полностью управляемого ключа 11. 2 ил. Ј Х| 4. Os Шиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 M 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777773/07 (22) 05.01.90 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Московский энергетический институт (72) О.Г. Булатов, P.Ã. Гуния, А.В. Жеглов и

С.В. Одынь (53) 621.316.727 (088.8) (56) Bosterling W., Ludwig Н., Schimmer R., Tscharn М. Praxis mit dern GTO // Electronik, 64. Н. 24, 17 Dezember. 1982.

Булатов О.Г. и др. Применение мощных двухоперационных тиристоров. — Электротехника, 1988, М 5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДВУХОПЕРАЦИОННЫМ ТИРИСТОРОМ (57)Изобретение относится к преобразовательной технике, Устройство для управле„„5U„„1721746 А1 ния содержит цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания 2, полностью управляемого полупроводникового ключа 3 и резистора 4, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания 5, ключа 6 и дросселя 7, Для увеличения КПД устройства при одновременном увеличении коммутируемых токов, а также увеличения надежности запирания ДТ введена дополнительная цепь, состоящая из накопительного диода 8, анодом подключенного к второму общему концу цепей отпирания и запирания, а.катодом — к катоду зашунтированного резистором 9 диода 10, причем к катоду накопительного диода 8 подключен первый силовой электрод вспомогательного полностью управляемого ключа 11. 2 ил.

1721746 подключены между катодом и управляющим электродом двухоперационного тиристора. Кроме того, к входной цепи двухоперационного тиристора подключена 30 защитная цепь.

Недостатком данного устройства является то, что при использовании в цепи запи50

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении тиристорных импульсных регуляторов, стабилизаторов„автономных инверторов и других преобразовательных устройств, в которых используются двухоперационные тиристоры, Известны устройства управления мощными двухоперационными (эапираемыми) тиристорами, содержащие две источника питания, один из которых питает цепь отпирания двухоперационного тиристора, а другой — цепь запирания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство управления двухоперационным тиристором с двумя источниками питания. Данная схема содержит цепь отпирания, состоящую иэ последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводникового ключа и резистора, а также цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводниковго ключа и дросселя, причем цепи отпирания и запирания соединены параллельно и рания мощных двухоперационных тиристоров низковольтного (20 — 30 В) источника питания в устройстве трудно контролировать скорость нарастания отрицательного (запирающего) тока управления dlRG/dt. В то же время, для мощиblx двухоперационных тиристоров необходима вполне определенная (оптимальная) скорость нарастания отрицательного тока управления dlRc/dt.

При питании цепи запирания от источника напряжения Еу- = 80 — 120 В можно обеспечить контролируемость значения

dIRG/dt, Однако, в этом случае необходимо подключать к входной цепи рвухоперационного тиристора достаточно мощную защитную цепь, чтобы защитить переход управляющий электрод — катод от пробоя, который может возникнуть при отсутствии защитной цепи после смещения данного перехода в обратном направлении в ходе процесса запирания двухоперационного тиристора. Подключение защитной цепи существенно ухудшает массогабаритные показатели устройства управления двухоперационным тиристором и его КПД, Другой недостаток при использовании

25 сравнительно высоковольтного (80 — 120 В) источника питания в цепи запирания состоит в том, что в цепи эапирания необходимо использовать сильноточный и достаточно высоковольтный полностью управляемый полупроводниковый ключ.

Цель изобретения — увеличение КПД устройства при одновременном увеличении коммутируемых токов, а также увеличение надежности запирания двухоперационного тиристора.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство управления двухоперационным тиристором, содержащее цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводникового ключа и резистора, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полупроводникового ключа и дросселя, причем цепи отпирания и запирания соединены параллельно и первым общим концом подключены к катоду двухоперационного тиристора, между управляющим электродом и катодом которого подключена защитная цепь, полупроводниковый ключ в цепи запирания выполнен неполностью управляемым и, кроме того, введена дополнительная цепь, состоящая иэ накопительного диода, анодом подключенного к второму общему концу цепей отпирания и запирания, а катодом — к катоду зашунтированного резистором диода, анод которого подключен к управляющему электроду двухоперационного тиристора, причем к катоду накопительного диода подключен первый силовой электрод вспомогательного полностью управляемого полупроводникового ключа, второй силовой электрод которого соединен с катодом двухоперационного тиристора, На фиг,1 изображена схема изобретения; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие принцип его работы, Устройство управления двухоперационным тиристором 1 содержит цепь отпирания. состоящую иэ последовательно соединенных источника 2 питания, полностью управляемого полупроводникового ключа 3 и резистора 4, и цепь запирания, состоящую иэ последовательно соединенных источника 5 питания, неполностью управляемого полупроводникового ключа 6 и дросселя 7, причем цепи отпирания и запирания соединены параллельно и первым общим концом подключены к катоду двухоперационного тиристора 1, а вторым общим концом — к аноду накопительного диода 8, катод которого соединен с катодом зашунтированного резистором 9 диода 10.

1721746

50

К катоду накопительного диода 8 подключен первый силовой электрод вспомогательного полностью управляемого полупроводникового ключа 11, второй силовой электрод которого подключен к катоду двухоперационного тиристора 1, между управляющим электродом и катодом которого включена защитная цепь 12.

Устройство управления двухоперационным тиристором работает следующим образом.

В момент времени to, когда необходимо отпереть двухоперационный тиристор 1, подают импульсы управления на полностью управляемые полупроводниковые ключи 3 и

11, на ключ 3 — отпирающий, а на ключ 11— запирающий, Ключ 11 запирается, а ключ 3 открывается, обеспечивая подачу положительного тока управления IFG на двухоперационный тиристор 1: Ток управления IFg, протекая по контуру 2 — 3 — 4 — 8 — 9-входная цепь тиристора 1 — 2, отпирает двухоперационный тиристор 1, а затем поддерживает его во включенном состоянии, что позволяет двухоперацион ному тиристору устойчиво работать на нагрузку индуктивного характера и несколько снижает падение напряжения на нем в открытом состоянии. В момент времени t<, за время гдо начала выключения тиристора 1, снимают запирающий импульс управления с ключа 11 и подают на него отпирающий импульс управления.

Ключ 11 открывается и на интервале тток протекает по контуру 2-3-4 — 8-11 — 2, обеспечивая накопление требуемого заряда в диоде 8. В момент времени tz производят запирание двухоперационного тиристора 1, для чего снимают отпирающий и подают запирающий импульс управления на ключ 3, а также отпирающий импульс управления на ключ 6, Ключ 3 запирается, а ключ 6 открывается и отрицательный ток управления !да начинает протекать по контуру 5входная цепь тиристора 1-10 — 8-7-6 — 5, обеспечивая запирание тиристора 1, Ток

IRa, протекающий через накопительный диод 8 в обратном направлении, приводит к рассасыванию накопленного вдиоде8заряда. В момент тз, когда рассасывание накопленного заряда в диоде 8 заканчивается и он восстанавливает свое свойство непроводимости в обратном направлении, прекращается протекание отрицательного тока управления!ра, после чего неполностью управляемый ключ 6 восстанавливает свои непроводящие свойства. С момента времени тз цепочка из диода 10 и ключа 11, находящегося в проводящем состоянии, шунтиру5

35 ет входную цепь тиристора 1, повышая его б0/dt-стойкость на интервале непроводящего состояния, В момент t4, когда необходимо снова отпереть двухоперационный тиристор 1, снимают импульсы управления: отпирающий с ключа 11, запирающий с ключа 3, и подают импульсы управления: отпирающий на ключ 3, запирающий на ключ 11. После этого описанные процессы в устройстве повторяютсяя.

В предлагаемых устройствах используется высоковольтный источник питания в цепи запирания, что позволяет, введением в эту цепь дросселя 7 с индуктивностью LG, значительно превышающей неконтролируемую индуктивность монтажа, задавать требуемую (оптимальную для .данного двухоперационного тиристора) скорость нарастания отрицательного тока управления

dI/dt. Это обеспечивает повышение надежности запирания двухоперационного тиристора, В устройстве управления значительно снижается мощность, выделяемая в защитной цепи, подключаемой между управляющим электродом и катодом двухоперационного тиристора, так как в ней рассеивается меньшая энергия, следовательно увеличивается КПД устройства, B качестве ключа в цепи запирания используется неполностью управляемый ключ (например, однооперационный тиристор), выключение которого происходит без узла принудительной коммутации естественным образом, что позволяет увеличить коммутируемый устройством управления ток, Формула изобретения

Устройство для управления двухоперационным тиристором, содержащее цепь отпирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полностью управляемого полупроводникового ключа и резистора, и цепь запирания, состоящую из последовательно соединенных источника питания, полупроводникового ключа и дросселя, причем цепи отпирания и запирания соединены параллельно и первым общим концом предназначены для подключения к катоду двухоперационного тиристора, между управляющим электродом и катодом которого подключена защитная цепь, отл ич а ю ще вся тем, что, с целью увеличения КПД устройства при одновременном увеличении коммутируемых токов, а также увеличения надежности запирания двухоперационного тиристора, полупроводниковый ключ в цепи запирания выполнен неполностью управляемым, кро1721746 ме того, введены вспомогательный полностью управляемый полупроводниковый ключ и дополнительная цепь, состоящая из накопительного диода, анодом подключенного к второму общему концу цепей запирания и отпирания, и катодом — к катоду зашунтированного резистором диода. анод которого предназначен для подключения к

1уу а) 40

50

Составитель А.Жеглов

Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор Н. Яцола

Заказ 961 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

У11

u)

i ф управляющему электроду двухоперационного тиристора, причем к катоду накопительного диода подключен первый силовой электрод вспомогательного, полностью уп5 равляемого полупроводникового ключа, второй силовой электрод которого предназначен для подключения к катоду двухоперационного тиристора.