Тиристорный управляемый ключ

 

Сущность изобретения: при необходимости включения силового тиристора 1 включается управляемый ключ 3. Вследствие разности напряжений на конденсаторах 7 и 10 сначала разгру жается анодная цепь силового тиристора , а при выравнивании напряжений на конденсаторах происходит выключение запираемого тиристора по цепи управления . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социдлис1 ичгс<их gg ) 77721 ) А1

РЕСПУБЛИК

<с115 Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕН НОЕ Г1АТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902400/07 (22) 14.01.91 (46) 23.11.92. Бюл. И 43 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им.С.И.Кирова (72) Н.В.Панасенко (56) Бецольд K-Х. и др. Применение выключаемых тиристоров на надвижном составе. — Железные дороги мира, N 7, 1987, с.26, рис.4.

Справочник по преобразовательной технике./Под ред И.И.Чиженко.

Киев: Техника, 1978, с.89, рис.51.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразовательной технике: автономных инверторах, преобразователях частоты, бесконтактных коммутаторах электрических цепей и т.п.

Целью изобретения является повышение быстродействия тиристорного управляемого ключа без усложнения конструкции системы управления.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема тиристорного управляемого ключа.

Тиристорный управляемый ключ, со" держит силовой тиристор 1, выполненный в виде запираемого тиристора, анод и катод которого использованы в качестве выводов тиристорного управляемого ключа, а управляющий электрод предназначен для подключения к выходу формирования отпирающих им(54) ТИРИСТОРНЫЙ УПРАВЛЯЕИЫИ КЛЮЧ (57) Сущность изобретения: при необходимости включения силового тиристора 1 включается управляемый ключ 3.

Вследствие разности напряжений на конденсаторах 7 и 10 сначала разгру1. жается анодная цепь силового тиристора, а при выравнивании напряжений на конденсаторах происходит выключение запираемого тиристора по цепи управления. 1 ил. пульсов системы управления 2. Для подключения к выходу формирования запирающих импульсов предназначен управляющий вход управляемого ключа

3, первый вывод которого соединен с катодом силового тиристора 1 и первым выводом цепи перезаряда 4, выполненный в виде последовательно соединенных отсекающего диода 5 и перезарядного дросселя 6. Второй вывод цепи переэаряда соединен с первым выводом коммутирующего конденсатора 7 второй вывод которого соединен с анодом силового тиристора 1. В состав . тиристорного управляемого ключа входят также два разделительных диода 8 и 9 и источник напряжения 10, выполненный в виде предварительно заряженного накопительного конденсатора. управляющий вывод силового тиристора 1 соединен с анодом первого раз1> 77?11

<>ы ч>>, 3 Йп с полярностью, показанной на чертеже, коммутирующий конденсатор 7 заряжен до напряжения источника питания <>! с полярностью, показанной на чертеже без скобок, В мо>лент времени t< силовой запираемый тиристор

1 вкпючается. К нагрузке прикладывается напряжение исто .ника питания

5 нагрузка и источник питания на чертеже не показаны, так как не входят в состав тиристорного управляемого ключа). Конденсатор 7 перезаряжается >lo цепи 4 до противоположной полярности, В момент времени tZ процесс перезаряда заканчивается. Длительность открытого состояния силового тиристора 1 определяется алгоритмом работы тиристорного управляемого ключа в конкретном преобразовательном устройстве и задается системой управления. При необходимости выключить силовой тиристор 1 в момент времени t > включается управляемый кпоч 3. Тогда, поскольку напряжение конденсатора 7 больше напря>чения конденсатора 10 разделительный диод 8 закрыт а диод

9 открывается. К силовому запираемому тиристору 1 прикладывается напряжение конденсатора 7, он закрывается,а ток нагрузки переходит на цепь коммутации по аноду. Конденсатор 7 разряжается током нагрузки, В момент времени t, когда уровни напря>нений на конденсаторах сравнялись, открывается диод 8 и начинается одновременное протекание двух процессов: во-первых, под действием напряжения конденсатора 10 выносятся неоснов50 делительного диода 8. катод которого соединен со ьторьил выводом управляе>лог r> ключа 3 >! кат одо>л Второго ра 3 дели<ельного диода 9. Анод раздели) тельного диода 3 соединен с первым выводом коммутирующего конденсатора 7.

Тиристорный управляемый ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии силовой запи- 10 раемый тиристор 1 и управляемый ключ

3 закрыть>, конденсатор 10 заряжен до напряжения, не превышающего допустимогo для запираемого тиристора.

Hblc носители из эмиттерно> о слоя запираемого т>лр;<стора 1, а вс вторых, под действиеM l<а п1)яжpни я, ра Е> Hо го сумме напряжений конденсатора 10 и исто лника питания через нагрузку выносятся неосновные ><осите»и зарядов из толщин и-базы силового запирае>лого тиристора 1, что способствует его быстрому восстановлению в прямом направлении. Выключение силового запира— емого тиристора по цепи управляющего электрода происходит при значительном снижении его анодного тока, следовательно, восстановление структуры в непроводящее состояние осуществляется за короткое время при малом уровне мощности потерь в структуре тиристора, а управление процессом вь,ключения силового запираемого тиристора 1 осуществляется при llo мощи одного управляемого ключа что не требует усложнения системы управления. Б момент времени <. выключение cvJ ового тиристора 1 закончено, а конденсатор 7 током нагрузки продолжает перезаряжаться до напря— жения ист >чника питания с полярностью, показанной на чертеже без скобок. Скорость нарастания напряжения, воздействующего на силовой запираемый тиристор равна скорос ти нарастания напряжения на конденсаторе 7. Поэтому его е> кость выбирается такой чтобы при максимально возможном токе нагрузки скорость нарастания анодного напряжения не превышала допусти>лого для силового запираемого тиристора 1

< < <><>п

При этом конденсатор 7 вь;полняет еще и функцию защиты силового тиристора от эф<1>екта dU/O „B момент времени < . напряжение на конденсатоО ре > достигает уровня напряжения источника питания и управляемый ключ

3 выключается. В момент времени в соответствии с ал" îð,".Tìîb< работы тиристорнс>го управляемого ключа включается силовой тиристор 1 и далее все процессы в схеме повторяются. По сравнению с прототипом предложенное техническое решение позволяет получить следующие преимущества: повышение частотных свойств тиристорного управляемого ключа за

1777211 счет того, что силовой тиристор выполнен на запираемом тиристоре, а частотные свойства двухоперационных тиристоров лучше частотных свойств однооперационных тиристоров; повышение частотных свойств тиристорного управляемого ключа за счет того, что на силовой запираемый тиристор воздействуют две коммутирующие цепи и результатом их совместного воздействия является снижение тепловыделения в структуре силового тиристора, ограничивающее частоту возможных переключений; упроцение алгоритма управления процессом коммутации силового запираемого тиристора по двум коммутирующим цепям за счет введения в схему двух разделительных диодов и подсоединения их к остальным элементам схемы в указанном порядке; упрощение конструкции тиристоргого управляемого ключа за счет того, что из его схемы исключен коммутирующий тиристор, а управление процессом коммутации осуществляется одним управляемым ключом; упрощение конструкции тиристорного управляемого ключа за счет того, что не требуется применения специальной цепи защиты силового запираемого тиристора от эффекта сП!/dt так как коммутирующий конденсатор проявляет по отношению к силовому тиристору защитные свойства; исключено усложнение системы управления тиристорным управляемым ключом за счет исключения из его схемы коммутирующего тиристора.

Таким образом, частотные свойства тиристорного управляемого ключа могут быть повышены без усложнения

4Q системы управления тиристорным vflp,39ляемым ключом.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Тиристорный управляемый ключ, содержаций силовой тиристор, анод и катод которого использованы в качестве выводов тиристорного управляемого ключа, а управляющий электрод предназначен для подключения к выходу отпирающих импульсов системы управления, для подключения к выходу формирования запирающих импульсов которой предназначен управляюций вход управляемого ключа, первый вывод которого соединен с катодом силового тиристора и первым выводом цепи перезаряда, выполненной в виде последовательно соединенных отсекающего диода и перезарядного дросселя, второй вывод которой соединен с первым выводом коммутирующего конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом силового тиристора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены два разделительных диода и источник напряжения, выполненный в виде предварительно заряженного накопительного конденсатора, а силовой тиристор выполнен в виде запираемого тиристора, причем управляющий электрод силового тиристора соединен с первым выводом источника, напряжения, второй вывод которого соединен с анодом первого разделительного диода, катод которого соеди-: нен с вторым выводом управляемого ключа и катодом второго разделительного диода, анод которого соединен с . первым выводом коммутирующего ко>,— денсатора.

1777211

Составитель А. Скоробогатов

Редактор Т. Иванова Техред М. Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 4126 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК1!Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Раукская наб., д. 4/5

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