Устройство для формирования импульсов управления тиристорами

О П И С А Н И Е (1)546067ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 09.12;74 (21) 2084123/07 с присоединением заявки Мо 2087054/07 (23) Приоритет -(43) Опубликовано 05.02,77. Бюллетень Ме (45) Дата опубликования описания 24.02.77 1) М.КлН 02 М 1,08 Н 02 Р 13/16Государственный комнте Совета Министров ССС ло делам изобретенийи открытийГ 72) Авторы изобретения ьянов и В. И. Обух В. Н. Горбань, В,1) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИПредлатаемое устроиство для формирования импульсов управления тиристорами предназначено для использования в полулроводниковых преобразователях энергии различного назначения, в частности,в мощных тиристорных преобразователях электровозов переменного тока.Широко известны различные типы устройств для формирования импульсов управления тиристорами, применяемых в тиристорных преооразователях. Некоторые из них основаны на принципе заряда емкости в один полу- период питающего напряжения и разряда этой емкости через импульсный трансформатор в другой полупериод 1, 2, Характерным признаком таких устройств является применение тиристоров в качестве ключевых элементов и грутвповых импульсных трансформаторов с несколькими вторичными обмотками, основными недостатками которых является отсутствие защиты силовых тиристоров и сложность применения тиристоров в цепях постоянного тока. В выходном усилителе на транзисторах 3 имеются три выходных,каскада, транзисторы которых получают импульсы от импульсных трансформаторов, включенных в предварительный каскад. Каждый выходной каскад имеет свой блок питания, в котором имеется два источника, причем напряжение первогоисточника больше второго,Однако этот выходной усилитель для управления параллельно и последовательно соединенных тиристоров недостаточно надеженв работе и не может быть использован в преобразовательных установках.Общее число тиристоров, управляемых от,одного выходного, каскада, ограничено пре 10 дельным коллекторным током вранзистора. Ог,одного выходного каскада управляют параллельно соединенными тиристорами одного ряда, При этом число последовательно соединенных тиристоров в одном плече преобразо 15 вательной установки определяет количествовыходных каскадов в выходном усилителе.При выходе из строя одного каскада (например, вследствие Гпробоя транзистора) в то время, как два других каскада продолжают ра 20 ботать, в силовой схеме все напряжение плеча будет приложено к тому ряду тиристоров,выходной каскад которых, вышел из строя.В результате неизбежен выход из строя силовых тиристоров преобразовательной установки.Для повышения надежности преобразовательного устройства за счет обеспечения защиты силовых тиристоров плвча преобразовательной установки при пробое одного транзиз 0 стора с обрывом или закорачиванием коллек50 55 6065 торного перехода путем либо продолжения подачи управляющих импульсов на все силовые тиристоры плеча, либо одновременного снятия управляющих, импульсов со всех силовых тиристоров плеча в предлагаемом устройстве коллекторы последних транзисторов всех каскадов соединены между собой дополнительными диодами по кольцевой схеме.На фиг. 1 показана принципиальная схема описываемого устройства; на фиг, 2 другой возможный, вариант его выполнения.Диод 1 предназначен для заряда конденсатора 2. Кроме того, диоды 1 и 3 исключают взаимовлияние источников друг на друга. Вторичная обмотка любого из импульсных трансформаторов 4, 5, б предназначена для угравления параллельно соединенных силовых тиристоров одного ряда плеча преобразовательной установки. Диоды 7, 8, 9 включены по кольцевой схеме и соединяют коллекториые электроды транзисторов 10, 11, 12. Через балластный резистор 13 к источникам полсоединена сигнальная лампа 14, которая горит при исправном предохранителе 15. В схеме имеются источник 15 переменного напэяжения и источник 17 постоянного напряжения, причем амплитуда напряжения источника 1 б больше величины источника 17.Принцип работы предлагаемого устройства для формирования импульсов управления в но минальном режиме следующий. В положительный полупериод напряжения источника 1 б,происходит заряд, конденсатора 2 от этого источника через диод 1. В следующий полупериод напряжения источника 1 б на базы транзисторов 10, 11, 12 поступают импульсы управления от,предварительного каскада, не по 1 казанного на схеме фит, 1. В момент открытия транзисторов 10, 11, 12 происходит разряд конденсатора 2 через первичные обмотки импульсных трансформаторов 4, 5, б и транзисторы 10, 11, 12. При этом в цепях управляющих переходов силовых тиристоров плеча формируются спадающие по экспоненте импульсы с амллитудой, в несколько раз превышающей наибольший статический ток управления данных тиристоров, Когда напряжение на конденсаторе 2 при его разряде сравняется с напряжением источника 17, становится возможным протекание тока от этого источника через первичные обмотки импульсных трансформаторов 4, 5, б до момента коммутации транзисторов, Амплитуда управляющих импульсов в это время несколько превышает,наибольший статический ток управления данных тиристоров. В следующий полу- период напряжения опять происходит заряд конденсатора 2 и т, д.В аварийных режимах схема на фиг. 1 работает следующим образом. В момент выхода из строя одного транзистора с закорациванием коллвкторного перехода, например транзистора 11, создается цепь к. з, (плюс источника 17, предохранитель 15, первичные обмотки трансформаторов 4, 5, 6, диоды 8 и 9,5 10 15 20 25 30 35 40 45 транзистор Л, минус источника 17), и после насыщения сердечников трансформатооов 4, 5, б одновременно прекращается подача управляющих импульсов иа все силовые тири:торы плеча. Режим к. з. в данных цепях будет иметь место до момента перегораиия плавкой вставки предохранителя 15, после чего должна погаснуть сигнальная лампа 14.В случае выхода из строя любого другого транзистора с закорачиванием коллекторного перехода или двух транзисторов одновременно процессы в схеме предлагаемого устройства будут развиваться аналогичным образом.В том случае, если один,из транзисторов, например 11, вышел из строя с разрывом цепи коллектор - эмиттер, то цепь от источника 17 и конденсатора 2 через первичную обмотку трансформатора 5 замыкается через диод 7 и транзистор 10 или через диоды 7 и 8 и транзистор 12. Вследствие этого управляющие импульсы продолжают поступать на силовые тиристоры всего плеча. Транзисторы 10 и 12 работают в этом режиме с некоторой перегрузкой, но схема остается поспрежнему работоспособной,Возможен вариант подключения источника 1 б через диод 1 и предохранитель 18 к коллектору одного из транзисторов (фиг. 2).В схеме имеются также два источника: амплитуда напряжения источника 1 б переменного тока больше налряжения источника 17 постоянного тока. Диод 1,включен между источником 1 б и коллекторным электродом транзистора 10 и предназначен для заряда конденсатора 2 в положительный полупериод напряжения источника 1 б.Указанная схема раоотает по следующему принципу. В тот момент, когда транзисторы 10, 11, 12 закрыты, происходит заряд конденсатора 2 от источника 1 б через диоды 1, 8, 9 и первичные обмотки импульсных трансформаторов 4, 5, б, при этом ток заряда конденсатора 2 вызывает перематничивание сердечников 4, 5, б. В момент открытия транзисторов 10, 11, 12 происходит разряд конденсатора 2 через первичные обмотки трансформаторов 4, 5, б и транзисторы 10, 11, 12, Когда напряжение на конденсаторе 2 сравняется с напряжением источника 17, становится возможным протекание тока от источника 17 через первичные обмотки трансформаторов 4, 5, б. Предложенные устройства обеспечивают повышенную надежность преобразовательного устройства, обеспечивая защиту,при пробое транзисторов.Формула изобретенияУстройство для формирования импульсов управления тиристорами, содержащее несколько параллельно соединенных цепей с импульсными выходными трансформаторами и последовательно включенными с ними транзисторами, источники постоянного и переменного напряжения, подключенные к указанным цепям через диоды, и емкость, о т л ич а ю щ е е с я тем, что; с целью повышения надежности преобразовательного устройства путем обеспечения защиты силовых тиристоров при пробое одного из транзисторов, коллекторы, последних соединены между собой дополнительньвми диодами по кольцевой схеме.Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе: 1. А. А. Сакович и др. Применение уп.равляемых кремниевых вентилей (тиристоров) в схемах управления статическими преобразователями частоты, журнал Электри чество, 1964,7. 2. Авт. свид, СССР217497, М, Кл. Н 02 М 1/02. 1968. 3. Журнал ВВС - МасЬг 1 сЫеп, 1968,3,1 о стр. 125 - 126, рис. 5, 7 (прототип).546067 7 3 15 оставите мо Корректор И. Симки Шейки н Н. Сметан акто 80/1 ПодписиСССР Тип. Харьк. фил, пред. Патент Изд.417 Тираж 899 Государственного комитета Совета Минис по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5