Устройство для формирования импульсов управления

ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ11 Ц 548926 Союз Советских Социолисти 1 еских(088 8) 1:1 ол;1 с тень .,ковано 28.02,77 Опубл лзю изекретеиийи откоытий бликования исаиия) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОУПРАВЛБЧИЯ АНИЯ ИМПУЛЬСО Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для формцрования импульсов управления последовательно соединенными тиристорами высоковольтных преобразовательных блоков, и предназначено для использования в следящих системах управления.Формирователь импульсов управления (ФИУ) является конечным звеном в цепи системы управления, назначением которого является формирование импульсов управления с параметрами, обеспечивающими наивыгоднейший процесс включения силовых тиристоров.Для этого импульсы управления должны иметь высокую скорость нарастания тока (до 3 - 5 а/мк сек) и значительную амплитуду тока (до 3 - 5 а) на начальном участке.Для обеспечения уверенного вкл 1 счения тиристоров величина тока должна быть не менее 0,8 а на остальном участке импульса.Длительность импульса управления при наличии следящей системы (ДНН и БЛ) должна превышать длительность половины периода колебательных процессов, возникающих в силовой цепи блока после его включения и обусловленных паразитными цндуктивностями и емкостями силовой цепи. Анализ работы ВТБ в преобразовательных мостах показывает, что в этих целях длительность импульса должна быть 80 - 100 мксек. Принцип работы следящей системы предьявляет дополнительные требования к ФИУ в части малого времени восстановления. Связано это с тем, что при работе преобразователей 5 в режимах прерывистого тока, в частности врежиме 0 - 1, интервалы времени между еле.дующими друг за другом переходами напряжения на ВТБ через нуль от отрицательных к положительным значениям определяются па раметрами элементов преобразователей и могут быть различными для разпых преобразователей. Для обеспечен;я возможности использовани в высоковольтных тир 1:сторных блоках, работающих в преобразователях с лю быми параметрами элементов, к ФИУ предьявляется требование постоянной готовности и работе и способности формировать управляю.щий импульс сразу же после окоцчаиия предыдущего управляющего импульса,20 Питание ФИУ целесообразно осуществлятьОтбором мощности, протекающе 11 по цепи делителя напряжения по тирцсторам ВТБ. Такой способ питан 11 я ФИУ является наиболее рациональным, так как не требует введения до.25 полнительных цепей в схе:,;у ВТБ. Однако возможности такого способа питачия ограничены Величинои тока, протека 10 щего по цепи дели.теля. Увеличение тока в пепи делителя пр;1 водит к увеличеншо рассеиваемой мо.циссти на 30 резисторах, что услоткняет проблему охлажде 548926иця ВТБ. Поэтому величины сопротивлений резисторов нежелательно выбирать шгже тех значений, которые требуются для целей деления напряяения (обычно эта величина составляет 12 - 20 ком).Как показыва 1 от расчеты, величина тока в цепи делителя в нормальных режимах ВТБ (выпрямительном или ицвсрторном) составляет 15 - 25 ма, Среднее зцачсн 11 с тока управления прц амплитуде импульса,= - 1,5 а ц длительности 1= - 100 мкс составляет: 1 и и 1,5 100 10-6)ср т:== О) . - -0,0075 10 =-,5 ма; прц этом имеется в виду нормальный рсяим работы ВТБ, при котором прерывистые токи отсутствуют и за период требуется один импульс управления, 1(ак видно, в этом случае питание ФИУ обеспечено с небольшим запасом (в расчете не учтен к.п.д. ФИУ). Однако этОт баланс нарушаетс 51, как тОлькО иар(шается установившийся режим работы ВТБ (изменение иглов зажигания в сторону увеличения и т, д,) и за период требуется не один, а несколько импульсов управления. Облегчающим обстоятельством является ограниченное время переходных процессов (менее 1 сек). За это время питание ФИУ может быть осуществлено от энергонакоцителсй (например, конденсаторов большой емкости).Еак видно из приведенного примера, энергетические запасы питания ФИУ весьма малы и имеются только в случае полного использования всех гармонических составляющих тока цепи делителя и достаточно высокого к.п.д. ФИУ.Другая особенность способа питания ФИУ заключается в том, что ВТБ должен работать как в выпрямительном, так и в инверторном режиме, прц этом в выпрямительном режиме к блоку прикладывается в основном обратные напряжения, а в инверторном - прямые, Поэтому схема ФИУ должна быть построена так, чтобы обеспечивалось ее питание в обоих режимах с использованием всех гармоник тока,Известны схемы формирования импульсов, с использованием энергонакопителей, разрякающихся через ключ на цепь управления тиристоров.В частности, известны системы управления высоковольтными тиристорными блоками, питание которых осуществляется отбором мощности от силовой цепи ВТБ через выпрями- тельный мост, Использование такой схемы питания нежелательно, так как требует применения либо импульсного трансформатора в цепи управления тиристора либо трансформатора в цепи питания ФИУ. Однако оба эти варианта непригодны, так как в первом случае импульсный трансформатор уменьшает скорость нарастания тока управления и снижает к.п.д. и быстродействие ФИУ, а во втором - не используется постоянная составляющая тока делителя, имеющая значительную величи 5 1 О 150 25 30 35 40 45 5(1 55 60 65 ну, и должен быть и довольно сложный трансформатор.В отличие от известных предлагаемая схемаФИУ обеспечивает питание как в выпрямитсльном, так и в инвсрторцом режиме без применения трансформаторов и при достаточновысоких к.п.д. и быстродействии,Это достигастся тем, что в предложенномуст 1 ой тве применены два накопительных коц;1 си;атора, включенных соответственно в цепьуправлгпощего электрода силового тиристораи в цс 1 ь, ц 1 унтируюцтую т;1 ристор, и разрягкаюшцхся через общий ключ, причем в цепь управляющего электрода включена дополнительно ускоряю 1 цая ЕС-цепочка.Для подачи отрицательного смещения цау;1 равляю 1 ций электрод сцлового тиристора, сцельо увеличения допустимых скоростей нарастания прямого напряжения в схему формирователя введены дополнительно диоды, соединенные последовательно между собой и включенные параллельно ключу, причем шунтирующая цспь последующего тиристора силовойцепи подключена не непосредственно к егоаноду, а к точке соединения указанных диодов. Параллельно резистору шунтирующей цепи включен конденсатор.На фиг. 1 приведена принципиальная схемапредлагаемого формирователя; на фиг. 2то яс с отрицательным смещсш 1 см управляюп 1 его электрода; на фиг. 3 - форма импульсов и их параметры,Для обеспечения питания в выцрям:1 тельноми инверторном режимах работы ВТБ в схемеФИУ имеется два энергоцакопителя - конденсаторы С, и Сг, Г 1 ри прямом напряжении наВТБ заряжается конденсатор Сг через резистор Я и диод 01. Г 1 ри отрицательном напряжении заря:кается конденсатор С 1 через диодВг, резистор Йг, диод 1 з и резистор Л 1, Такимобразом, независимо от режима работы ВТБв формирователе оказывается заряженным хотя бы один энергонакопитель. При отпираниитиристора й 4 для конденсаторов С, и С, образуется общая цепь разряда, включающаяуправляющий переход силового тиристора.Включение тиристора 04 осушествляетсяимпульсами, поступающими с блока импульсных трансформаторов. Выключение благодаряспаданшо анодного тока в диоде в связи с перезарядом контура, образованного дросселемДр п конденсатором Сз. Резистор Йг огран 1 ичивает ток разряда конденсаторов С, и Сг,конденсатор С 1 слуяит для получения пикав начале импульса управления, что ускоряетпроцесс включения силового тиристора и увеПличивает его устойчивость к большим - .ИПараметры импульсов управления, полученные на макетном образце формирователя,показаны на фиг. 3. Время восстановленияформирователя столь мало, что повторяющиеся импульсы управления могут сливаться.Схема ФИУ, показанная на фиг. 2 отличаетсяот схемы описанной выше, тем, что она обес 548926печивает подачу отрицательного смещения на управляющий электрод силового тирпстора и тем самым позволяет увеличить допустимые скорости нарастания прямого напряжения на тиристоре. Эта схема содержит энергонакопительные конденсаторы С и Стпристорный ключ Р 4 с запирающим 1.С-контуром (С; Др) и КС-цепочку (ЯС 4), включенную последовательно с управляющим электродом тиристора, назначение и принцип работы которых совпадают с аналогичными узлами, показанными на фиг. 1. Дополнительными элементами схемы являются диоды Р, Р 6, конденсатор С и стабилитрон Рт. Диоды Р; и Р 6 обеспечивают протекание тока заряда конденсаторов С, и С через управляющий переход тиристора Т в обратном направлении, При прямом напряжении на тиристоре Т ток заряда протекает по цепи Р 1, Р 9, Сь управляющий электрод тиристора Т, СР;, При обратном напряжении - Ре, Сь, управляющий переход тиристора Т,К, Сь Рз, Я. Таким образом, для создания О 1. рицательного смещения на управляющем электроде тиристора используется тот же ток, который заряжает энергонакопительные конденсаторы С и Сь, при этом не требуется введения в схему дополнительных энергонакопителей и цепей их заряда и вследствие этого повышается к,п.д. ФИУ с отрицательным смещением. Для увеличения тока смещсия на управляющем электроде тирастора в моменты крутых скачков напряжения параллельно резистору Л подключена ускоряющая емкость С 5. Для защиты управляющего перехода тиристора от обратных напряжений, величина которых превосходит предельно допустимые значения, параллельно управляющему электроду подключен стабилитрон Р;, Диод Р, предотвращает шунтирование управляющего электрода стабилитроном Рт в момент подачи управляющего импульса,Формула изобретения1. Устройство для формирования импульсовуправления, например, для цепочки из и-последовательно соединенных тирпсторов высоковольтного преобразовательного блока, питающееся посредством отбора мощности от силовой цепи, и содержащее гг формирователей импульсов, каждый пз кОтОрых имеет ДВ 2 на копптельных конденсатора, разряжающихсяна цепь управления соответствующего силового тпрпстора через дополнительный тиристорный ключ и включенный параллельно ему колебательный 1.С-контур, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, к,п.д.и быстродействия прп работе блока как в выпрямительном, так и в пнверторном режимах, каждый пз накопительных конденсаторов формирователя подключен через диоды соответст- -0 венно управляющему электроду силового тпрпстора и к резпстпвной цепи, шунтирующей тпрпстор со стороны его катода, причем дополнительный ключ включен между указаннымгп конденсаторами, а в цепь управляющего электрода силового тпрпстора включена ускоряющая КС-цепочка.2, Устройство по п, 1, отличающеесятем, что, с целью увеличения допустимых скоЗ 0 рсстей нарастания прямого напряжения, параллельно дополнительному тирпстор ному ключу включена цепочка пз двух последовательно соединенных диодов, к точке соединения которых подключен анод тирпстора шунЗ 5 тпрующей цепи последующего силового тириСТОР 2 ОЛОК 2, ПРПЧСМ П 2 Р 2 ЛЛСЛЬНО РЕЗПСТОРУ шунтирующей цепи включен конденсатор, а параллельно управляющему переходу силового тпристора - стаб:литроп.40. Девятов Редак ладко хр 59/12ЦНИ шография, пр. Сапунова Изд.248 И Государственного комит по делам изобретен 113035, Москва, )К, Р