Устройство для выключения тиристора

(51)5 Н 02 М 1 ГОСУДАРСТВЕ) НЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ отсекающий диод 10 араллельно накопи 3, второй тиристор ами подключенный нагрузке 8, логиче, выход которого им входом управляебратор-усилитель 13, кий вход которого гического блока упс управляющим вхо. из граммах форма напр ляющему в форма нап конденсато форма тока иг. 2 показано: жения управленияоде управляемого к э нэ упрэ ча 2;б) - тельномв)- стора 1;г) - денсато яжения Оз на нэкоре 3;1 в анодной цепи ти ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С,М. Кирова(56) Электротехническая промышленность.Преобразовательная техника, анке аппараты низкого напряжения, злектропривод. Зарубежный опыт. Экспресс-информация,1986, вып. 18/99/, с. 5, рис. 5 а.Авторское свидетельство СССРй 1679584, кл. Н 02 М 1/08, 1990,Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в автономных инверторах, преобразователях частоты, где необходимо принудительное выключение тиристоров.Цель изобретения - упрощение конструкции, снижение потерь мощности, повышение, точности .поддержанйя пРед- коммутационного зйачения напряжения на . накопительном конденсаторе.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства длявыключения тиристора.Тиристор 1 подключается параллельно выводам коммутационной цепи, содержащей управляемый ключ 2 и накопигельный конденсатор 3, соединенные последовательно, блок 4 независимого заряда накопи тельного конденсатора 3, подключенный параллельно накопительному конденсатору . 3, импульсный трансформатор 5, первичная обмотка 6 которого через обратный диод 7 подключена параллельно нагрузке 8, а втоРОЙСТВО ДЛЯ ВЫКЛЮЧЕНИЯ ТИАизобретения - упрощение конструкжение потерь мощности, повышение поддержания предкоммутационного .напряжения на накопительном конре достигается тем, что после провеоммутацйи заряд конденсатора вливается благодаря протеканию рузки по цели первичной обмотки ного трансформатора. Дозаряд преся по истечении интервала времени, ого одновибратором-усилителем пучения обратного тиристора. 2 ил,(54) УСТ РИСТОР (57) Цель ции, сни точности значения денсато дения к восстана тока наг импульс кращает задэваем тем вклю ричная обмотка 9 через подключена встречно- тельному конденсатор 11, силовыми вывод встречно-параллельно ский блок управления соединен с управляющ мого ключа 2, и однови инверсный динамиче подключен к выходу л равления 12, э выход - дом второго тиристора орма токаз в накопительном коне;д) - форма тока 16 в обмотках импульсного трансформатора;е) - форма управляющего напряженияОу 11 на входе второго тиристора;ж) - Форма тока 11 в анодной цепи второго тиристора 11.Обеспечение равенства разряда и заряда накопительного конденсатора 3 обеспечивается равенством временных интерваловпроцессов разряда изаряда, что соответствует равенству интервала квазиустойчивого со-,стояния одновибратора-усилителя 13интервалу коммутации и определяется точностью настройки схемы,Устройство для выключения тиристораработает следующим образом,В исходном состоянии тиристор 1 включен и по нему протекает ток нагрузки 8,Накопительный конденсатор 3 заряжен донапряжения, достаточного для осуществления коммутации тиристора 1, Диоды 7, 10 ивторой тиристор 11 закрыты.В момент времени 11, когда необходимовыключить тиристор 1, логический блок управления 12 вырабатывает сигнал, поступающий на вход управляемого ключа 2 и наинверсный динамический вход одновибратора-усилителя 13, Управляемый ключ 2включается и к тиристору 1 прикладываетсянапряжение заряженного конденсатора 3.Под действием напряжения заряженногоконденсатора 3 ток тиристора 1 переходитна коммутационную цепь, Тиристор 1 обесточивается и выключается, Управляемыйключ 2 остается во включенном состоянии втечение интервала времени 11-12, достаточного для восстановления запирающихсвойств тиристора 1. В течение интервалавремени 11 - 1 г накопительный конденсатор 3разряжается током нагрузки 8 и напряженйе на нем несколько снижается. Амплитуда снижения напряжения зависит отвеличины тока нагрузки и емкости конденсатора 3, поэтому емкость конденсатора 3должна быть выбрана такой, чтобы при максимальном-токе нагрузки амплитуда пульсаций напряжения на конденсаторе непревышала допустимой амплитуды пульсаций для выбранного типа конденсатора.В момент времени 12 логический блокуправления 12 снимает выходной сигнал,Управляемый ключ 2 выключается. Нагрузка8 отсоединяется от источника питания, а токнагрузки замыкается в контуре: 8-7-6-8,т,е. протекает по цепи первичной обмотки бимпульсного трансформатора 5. Во вторичной обмотке 9 импульсного трансформатора 5 протекает ток, Направление этого токатаково, что накопительный конденсатор 3заряжается, При равном числе витков обмоток импульсного трансформатора 5 ток заряда конденсатора равен току нагрузки, т.е. приЙ 1=О/2-+ сК=н5где Ю - число витков в обмотке;- ток в обмотке.В момент времени 12 под действием отрицательного фронта сигнала управления 10 логического блока 12, поступающего на инверсный динамический вход одновибратора-усилителя, запускается одновибратор-усилитель 13, который спустя заданную задержку времени 12-1 з, равную интервалу коммутации, 15 выдает выходной сигнал и включает обратный тиристор. Под действием напряжения на первичной обмотке б импульсного трансформатора 5, равного напряжению на его вторичной обмотке, т,е. равного напряже нию на накопительном конденсаторе 3, диод 7 закрывается, ток нагрузки 8 замыкается через открытый обратный тиристор 11, Диод 10 также закрывается. Так как интервал дозаряда 12-1 з задан равным интервалу ком мутации 1 - 12 и ток нагрузки в течение этихинтервалов неизменный, то снижение напряжения накопительного конденсатора в интервале коммутации равно его повышению в интервале дозаряда, т.е. так как 30(11-12)=(12-1 з) и 3 (1-12)=н(12-1 з),тоЬ(11 - 12)нф - 1 з) црдзр С . С = базар 35 уровень напряжения на конденсаторе впредкоммутационный момент времени не зависит от фактического значения тока нагрузки.В момент времени И в соответствии с 40 алгоритмом работы устройства включается тиристор 1, и для его выключения в момент времени 1 Б все процессы в схеме повторяются,И в известном и в заявляемом техническом решении длительность интервала ком мутации, в течение которого происходитразряд накопительного конденсатора 3, определяется длительностью интервала восстановления запирающих свойств тиристора и задается с некоторым запасом50ГДЕ 1 вс - СХЕМНОЕ ВРЕМЯ ВЫКЛЮЧЕНИЯ ТИРИстора;55 . 1 - время восстановления запирающихсвойств тиристора в прямом направлении;1, - коэффициент запаса.Дозаряд накопительного конденсаторав известном техническом решении осущест5 10 20 35 вляется в два этапа: током нагрузки за время перемагничивания сердечника импульсного трансформатора под действием напряжения, приложенного к первой первичной обмотке в интервале импульса и током нагрузки за время перемагничивания сердечника под действием напряжения, приложенного к второй первичной обмотке в интервале паузы, В силу нелинейности характеристики перемагничивания сердечника трансформатора при изменении тока нагрузки энергетический баланс процессов разряда и дозаряда конденсатора нарушается. Выравнивание энергетического баланса в известном устройстве достигается зэ счет энергии источника питания через устройство автономного дозаряда, что обуславливает необходимость применения устройства автономного дозаряда относительно высокой установленной мощности. Обеспечение дозаряда накопительного конденсатора в два этапа приводит к необходимости усложнения конструкции импульсного трансформатора, выполняемого с четырьмя обмотками, что, в свою очередь, усложняет технологию его изготовления, а необходимость выполнения импульсного трансформатора с сердечником, насыщающимся за заданное время, усложняет его проектирование и расчет, тогда как в предложенном техническом ,решении точность измерения длительности интервала определяется точностью настройки схемы, Кроме того, протекание тока нагрузки по цепи первой первичной обмотки в течение интервала проводимости и по цепи второй первичной обмотки в течение интервала паузы является причи- ной относительно высоких потерь в меди обмоток, Стремление снизить уровень потерь в обмотках путем снижения их активного сопротивления сопровождается необходимостью завышать установленную мощность импульсного трансформатора, а значит, и его габариты, В предложенном техническом решении ток первичной обмотки импульсного трансформатора 5 протекает только в интервале дозаряда накопительного конденсатора, который существенно меньше интервала паузы, следовательно, потери мощности в импульсном трансформаторе снижаются. Изобретение по сравнению с известным устройством позволяет упростить конструкцию, облегчить проектирование и расчет импульсного трансформатора; снизить установленную мощность устройства независимого дозаряда накопительного конденсатора, который в предложенном техническом решении служит только для обеспечения предварительного заряда конденсатора при пуске схемы.; исключить зависимость раэбаланса энергии в процессах разряда и дозаряда накопительного конденсатора от изменения тока нагрузки; снизить потери мощности в обмотках дозарядного импульсного трансформатора; повысить точность поддержаниянапряжения на накопительном конденсаторе в предкоммутационный момент времени,Формула изобретенияУстройство для вйключения тиристорэ, содержащее коммутационную цепь, выполненную в виде последовательно соединенных ключа и накопительного конденсатора и предназначенную для подключения параллельно тиристору, блок независимого заряда накопительного конденсатора, подключенный параллельно накопительному конденсатору, импульсный трансформатор,первичная обмотка которого через обратный диод предназначена для подключения встречно-параллельно нагрузке, а вторичная обмотка - через отсекающий диод подключена встречно-параллельно накопительному конденсатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь мощности, упрощения, и повышения точности поддержания предкоммутационного напряжения на накопительном конденсаторе, ключ в коммутационной цепи выполнен управляемым, введены дополнительный тиристор, логический блок формирования управляющих импульсов и одновибраторусилитель, инверсным входом подключенный к выходу логического блока формирования управляющих импульсов и управляющему входу управляемого ключа, а выходом - к управляющему входу дополнительного тиристора, который силовыми выходами предназначен для встречно-параллельно подключения к нагрузке,1749992 ктор О.Стенин а е ред ая Тираж . Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 133035, Москва, Ж, Раувская наб., 4(5