Устройство для управления полупроводниковыми вентилями(его варианты)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230480 (21) 2914900/24-07 151) М. КЛ. сприсоединениемзаявки ¹ 2925778/07 (23) Приоритет

Н 02 М 1/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316..727(088.8) Опубликовано 280232.бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 280282 (72) Авторы изобретеим я

М.В.Гельман и Д.Н.Гиенко

Челябинский политехнический институт йи-.Ленинского комсомола (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ

ВЕНТИЛЯМИ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к устройст= вам преобразовательной техники и может быть использовано в формирователях импульсов управления тиристорами.

Известно устройство для запуска тиристора, в котором источник постояннОго. напряжения через переход коллектор-эмиттер транзистора подключен к управляющему переходу тиристора (1) .

Недостатком известного устройства является зависимость тока управления от величины сопротивления управляющего перехода тиристора, что вызывает необходимость увеличения тока управления для надежного включения тиристора и ведет к возрастанию потерь в устройстве.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления полупроводниковыми вентилями, содер" жащее источник постоянного напряжения, связанный через стабилизатор тока, импульсный трансформатор, база-коллекторные переходы транзисторов с блоком управления, управляемый ключ, соединенный со стабилизатором тока, один вход управляемого ключа подключен к блоку управления, другой — к релейном; элементу, а выход — к датчику набуря>кения, выход которого соединен с релеиным элементом, а два его входа — с блоком управления и со стабилизатором тока, эмиттеры транзисторов объединены и подключены к блоку управления (2).

Недостатком этого устройства является ограниченность его функциональных возможностей, которая выражается в том> что импульсы управления, поступающие от блока управления на базы группы транзисторов должны быть сдвинуты по фазе друг относительно друга и не должны иметь интервалов времени, если импульсы управления поступают на базы транзисторов одновременно. Подача управляющих импульсов от блока управления на базы: группы транзисторов, сдвинутых по фазе. и имеющих интервалы времени в этом случае принципиально невозможна, так как для этих моментов времени не выполняется условие питания управляющих переходов от стабилизатора тока, Когда управляющие импульсы поступают на базы транзисторов одновременно,ток стабилизатора тока делится между двумя управляющими электродами в соответствии с входными характеристиками вентилей. Устройство может обеспечить

909771 надежное управление, например, трехфазнай нулевой схемой выпрямления и неприменимо для управления трехфазной мостовой схемой выпрямления.

Цель изобретения — расширение функциональных возмо>кностей устройства.

Поставленная цель достигается те л, что устройство для управления полупроводниковыми вентилями снабжено дополнительными группой транзисторов противоположной проводимости, импульсными трансформаторами, управляемым ключом, датчиком напряжения и релейным элементом, причем источник напряжения связан через стабилизатор тока, дополнительные импульсные трансформаторы, база-коллекторные переходы дополнительных транзисторов с блоком упранления, змиттеры транзисторов первой и дополнительной групп .объединены и подключены к блоку управления, дополнительный управляемый ключ выхода ли подключен к стабилизатору тока и к общей точке датчиков напряжения, подключенной к блоку управления, входы дополнительного управляемого 25 ключа подключены к блоку управления и к дополнительному релейному элементу, вход которого соединен с дополнительным датчиком напря>кения.

Существует другой вариант выпол- 3Q нения устройства, в которо л поставленная цель достигается тем, что оно снаб:кено И дополнительными группами управляемых ключей, И группами импульсных трансформаторов, И управляе- 35 мыии ключами, И релейными элементами и И датчиками напряжения, причем И дополнительных управляемых ключей соединены последовательно и включены между основным управляемым ключом 4О и стабилизатором тока, И дополнительных датчиков напряжения соединены последовательно и включены между основным датчиком напряжения и стабилизатором тока, и групп. управляемых ключей соединены через импульсные трансформаторы последовательно и включены между общей точкой импульсных трансформаторов и стабилизаторо л тока, при этом общие точки импульсных трансформаторов и управляемого ключа с датчиком напряжения объединены.

На фиг. 1 представлено устройство, первый вариант.

Устройство содержит источник 1 55 постоянного напряжения, связанный через стабилизатор 2 тока, цепи эмиттер-коллектор группы транзисторов 3 5 и импульсные трансформаторы 6-8, .связанные с управляющими пе- щ реходами вентилей 9-11, управляемый ключ 12, шунтирующий группу транзисторов с импульсными трансформаторами, связанный с блоком 13 управления, датчиком 14 напряжения и релейным элементом 15. В цепь ме кду стабилизатором тока и управляемым ключом включена,цополнительная группа транзисторов 16-18 противополо>хной проводимости шунтирования дополнительным управляемы л ключом 25, связанным с блоком управления и через релейный элемент 26 — с датчиком напряжения 27, включенным параллельно ключур и импульсные трансформаторы

19-21, связанные с управляющими переходами вентилей 22-24.

УстРойство (первый вариант) работает следующим образом.

Блок 13 управления поочередно включает транзисторы 3-5 и независимо от них включает поочередно транзисторы 16-18, которые работают в ключевом режиме. Поскольку в группах транзисторон обратной проводимости (транзисторы 3-5) и прямой пронодимости (транзисторы 6-18) всегда есть замкнутые ключи, стабилизированный ток поступает от стабилизатора 2 тока через импульсные трансформаторы на управляющие переходы соответствующих тиристоров. При этом управление тиристорами осуществляется в режиме источника тока без применения линейных ограничивающих сопротивлений и линейного режима транзисторон.

При пропадании управляющих импульсов какой-либо группы транзисторов, например, 3-5, ключи этой группы запираются. На транзисторах 3-5 и им- пульсных трансформаторах 6-8 возникает перенапряжение, которое через датчик 14 напряжения и релейный элемент

15 вызывает включение управляемого ключа 12. Напря>кение на этой группе транзисторов 3-5 и импульсных трансформаторов 6-8 падает, релейный элемент 15 возвращается в исходное состояние, управляемый ключ 12 размыкается. Система работает как стабилизатор напряжения и поддерживает напряжение на группе транзисторов 3-5 и импульсных трансформаторов 6-8.

При этом ток стабилизатора 2 тока не прерывается и работа группы транзисторов 16-18, на которые поступают управляющие импульсы, обеспечинается. При ноэобновлении подачи очередного управляющего импульса от блока 13 управления один иэ транзисторов 3-5 включается, напряжение на зажимах датчика 14 напряжения падает и управляемый ключ 12 выключается.

При стабилизации напря>кения на группе транзисторов 3-5 и импульсных трансформаторах 6-8 управляемый ключ

12 непрерывно включается и выключается, что несколько увеличивает потери. На время паузы в подаче импульсов от блока 13 управления можно от него же подавать открывающий импульс на управляемый ключ 12. При этом сокоа909771 щается количество его переключений и уменьшаются потери в нем, В этом случае сигнал от датчика 12 напряжения обеспечивает защиту .группы транзисторов 3-5 от каких-либо нарушений, например, при прекращении подачи открывающего импульса от блока 13 управления на вход управляемого ключа

12.

При попадании управляющих импульсов с группы транзисторов 16-18 ключи этой группы запираются. На тран:зисторах 16-18 и импульсных трансформаторах 19-21 возникает перенапряже ние, которое через датчик 27 напряжения и релейный элемент 26 вызывает включение управляемого ключа 25.

Далее схема работает аналогично описанной. При этом ток стабилизатора

2 тока не прерывается и нормальная работа группы транзисторов 3-5 обеспечивается.

На фиг. 2 представлено устройство, второй вариант.

Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, связанный через стабилизатор 2 тока, основную группу управляемых ключей 3 и 4 и импульсные трансформаторы 5 и .б с управляющими переходами вентилей 7 и 8, управляемый ключ 9, шунтирующий стабилизатор тока, связанный с блоком 10 управления, датчиком 11 напряжения и релейны>л элементом 12.,В цепь между стабилизатором тока и дополнительным управляемым ключом включены последовательно И дополнительных групп управляемых ключей

13, 14, ... 13 +И, 14+и с и>лпульсными трансформатора>ли 15, 16, 15+И, 16+И, шунтированных дополнительными управляемыми ключами 17,...

17+И, связанными с блоком управления, через релейные элементы 18,...18+ И— с датчиками 19,...19+>> напряжения, включенными параллельно дополнительным ключом.

Для потенциальной развязки управляемых ключей 17..., 17+ И в блоке .управления предусмотрены ячейки потенциальной развязки, через которые ключи 17,...,17+И связаны с блоком управления (на черте>ке не показаны)

Устройство (второй вариант) работгет (при n = 1) следующим образом..

Блок 10 управления поочередно замыкает ключи 3 и 4 и независимо от них замыкает поочередно ключи 13 и

14 в каждой из групп управляемых ключей. Поскольку в каждой группе всегда есть замкнутые ключи, стабилизированный ток поступает от стабилизатора 2 тока через импульсные трансформаторы на управляющие переходы соответствующих тиристоров. При этом управление тиристорами осуществляется в режиме источника тока.

При попадании управляющих импульсов какой-либо группы управляемых ключей, например, 3 и 4, ключи этой группы размыкаются. На ключах 3 н 4 и импульсных трансформаторах 5 и б возникает перенапряжение, которое через датчик 11 напря>кения и релейный элемент 12 вызывает включение управ ляемого ключа 9. Напряжение на этой группе ключей 3 и 4 и импульсных трансформаторах 5 и 6 падает, релейный элемент 12 возвращается в исходное состояние, управляемый ключ 9 размыкается. Система работает как стабилизатор напряжения и поддерживает напряжение на группе 3 и 4 и импульсных трансформаторов 5 и б. При этом ток стабилизатора 2 тока не прерывается и работа остальных основных групп ключей, на которые поступают управляющие импульсы, обеспечивается. При возобновлении подачи очередного управляющего импульса от

20 блока 10 управления один иэ ключей

3 и 4 замыкается, напряжение на зажимах датчиков 11 напря;кения падает и управляемый ключ 9 выключается.

При стабилизации напряжения на 5 группе ключей 3 и 4 и импульсных трансформаторах 5 и б управляемый ключ 9 непрерывно включается и выклю чается, что несколько увеличивает потери. На время паузы в подаче ии () пульсов от блока 10 управления можно от него же подавать открывающий импульс на управляемый ключ 9. При этом сокращается количество его переключеннй и уменьшаются потери в нем.

З5 В этом случае сигнал от датчика 11 напряжения обеспечивает защиту группы ключей 3 и 4 от каких-либо нарушений, например, при прекращении подачи открывающего импульса от блока

10 управления на вход управляемого

4О ключа 9. При пропадании упра>ляющих импульсов с основных групп управляемых ключей 13 и 14 ключи этой группы запираются. На группе основных управляемых ключей 13 и 14 возникает пере45 напряжение, которое через датчик 19 напряжения и релейный элемент 18 вызывает включение управляемого ключа

17. Дальше схема работает аналогично описанной ранее. При этом ток стаби5й.лизатора тока 2 не прерывается и нормальная работа управляемых ключей,на которые поступают управляющие импульсы от блока 10 управления,обеспечивается.

Таким образом, включение транзис торов обратной проводимости в первом. варианте устройства для управления. полупроводниковыми ключами и включение И дополнительных групп управляемых ключей, датчиков напряжения и ре60 лейных элементов с дополнительными ключами во втором варианте устройст. ва позволяет расширить его функциональные возможности, применить для управления любыми схемами преобразо65 вателей: выпрямителями (нулевыми,мос909771

Формула изобретения

МО

40 товыми, с групповым соединением вентилей), инверторами, непосредственнымн преобразова гелями частоты и др.

1. Устройство для управления полупроводниковыми вентилями, содержащее источник постоянного напряжения, связанный через стабилизатор тока, импульсный трансформатор, база-коллекторные переходы. транзисторов с блоком управления, управляемый ключ, соединенный со стабилизатором тока, причем один вход управляемого ,ключа подключен к блоку управления,,другой — к релейному элементу, а выход — к датчику напряжения, выход которого соединен с релейным элементом, а два его входа - c блокам управления и со стабилизатором то- 20 ка, эмиттеры транзисторов объединены и подключены к блоку управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расШирения функциональных воэможностей, оно снабжено дополнительными группами транзисторов противоположной проводимости, импульсными трансформаторами, управляемым ключом, датчиком напряжения и релейным элементом, причем источник напряжения связан через стабилизатор тока, дополнительные импульсные трансформаторы, база-коллекторные переходы дополнительных транзисторов с блоком управления, эмиттеры транзисторов первой н дополнительной групп объединены и подключены к блоку управления, дополнительный управляемый ключ выходами подключен к стабилизатору тока и к общей точке датчиков напряжения, подключенной к блоку управления, входы дополнительного управляемого ключа подключены к блоку управления и к дополнительному релейному элементу, вход которого соединен с дополнительным датчиком напря ения.

2. Устройство для управления полупроводниковыми вентилями, содержащее источник постоянного напряжения, связанный через стабилизатор тока, группу управляемых ключей и импульсные трансформаторы с управляющими переходами вентилей, управляемый ключ, подключенный к стабилизатору тока, блоку управления и через релейный элемент к датчику напряжения, соединенному со стабилизатором тока и с группой управляемых ключей, управляющие входы которых подключены к блоку управления, выходы управляемого ключа и датчика напряжения объединены, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможн стей, оно снабжено И дополнительными группами управляемых ключей,. И группамн импульсных трансформаторов, и управляемыми ключами, релейньми элементами и

И датчиками напряжения, причем И дополнительных управляемых .ключей соединены последовательно и включены между основным управляемым ключом и стабилизатором тока, И дополнительных датчиков напряжения соединены последовательно и включены между основным датчиком напряжения и стабилизатором.тока, h групп управляемых ключей соединены через импульсные трансформаторы последовательно и включены между общей точкой импульсных трансформаторов и стабилизатором така, при этом общие точки импульсных трансформаторов и управляемого ключа с датчиком напряжения объединены.

Источники информации, принятые внимание .при кспертизе

1. Патент США Р 57608, кл. Н 02 М 1/08, 1977.

2. Авторское свидетельство сССр по заявке Р 2800649/24-07, кл. Н 02 М 1/08, 1979.

909771

Составитель О.Наказная

Редактор А.Фролова Техред М.Гергель Корректор М.,Демчик

Заказ 908/7б Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4