Устройство для управления последовательно соединенными тиристорами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 091 (11 51) 5 М 1/О ГОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСТВО(56) АвторскУ 277072, НАвторское9 3345423, Н икладной физики овский727 (088.8)е свидетельство ССС2 М 3/08, 1970.свидетельство СССР02 М 7/ООе 3985тносится к пр ожет быт ехнике ляется обеспечекой частотойие параллельн люкаж(54) УСТРОЙСТВО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ТОРАМИ(57) Иэоб рет е ни образовательной использовано в промьппленных ус ции электрическ вольтных генера лью изобретения ние работы с ни чения. Подключе дому тиристору держащего допол ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ п ОЕДИНЕННЬИИ ТИРИСлектрофизических иановках для коммутах цепей в высоко"орах импульсов, Це 1 блока защиты 2, соительный диод 6,конденсатор 4 и подсоединенную па.раллельно конденсатору 4 цепочку излавинного диода 5, дополнительноготиристора 7 н резистора 3, обеспечи-.вает ограничение длительно приложенного к тиристору 1 напряжения науровне, не превышающем допустимого,При этом лавинньй диод 5, через который периодически с помощью дополнительного тиристора 7 сбрасываетсяизбыточное напряжение заряда конденсатора 4, работает в импульсном режиме с большой скважностью, Точная регламентация такого режима работы лавинного диода 5 обеспечивает его надежную работу и тем самым надежнуюработу всего устройства в областинизких частот, Потери энергии приработе малы, так как энергия расходуется лишь на компенсацию незначительной (вследствие введения дополнительного диода 6) утечки напряжениязаряда конденсаторов 4, подключенныхпараллельно тиристорам 1 с наибольшим током утечки, 2 ил.Йзобре.тецие относится к нреабразонательцай технике и маж. т быть испальзонаиа н электрОфизических з проьь 1 ьнлеццых устацанках для коммутацииэлектрических цепец н высоковольтныхгенераторах цмцульсон,Делььо изабретезпзл Является Обес"Лечение рабаты с ццзкоц частотойн(кл(зчения.На цг. 1 приведена схема уст"райстна для управления тиристорамн;ца Фиг, 2 - временные диаграммы, поцсцяющие работу устрбйстна,5,Устройство па фиг. 1 содержит и цаг 1 ледонательна соедццецць:х тиоисгаОн 1, блоки зашитьз 2, каждый из каторьзх подкзгочец параллельна одно;:у цз тиристоранц содержит резис 2 О тар 3 коцдецсатар 4, соединенный .1 нрнай Обкладкой С Ксгтадг(М СООТНЕТ ствуьощега тцриетора 1, ланицный диод 5, падкзцочеццьзй катодам к второй обкл дке кацдецсатара 4, дополцитель 2 ць, диод 6, цапключецный анодам к впаду саотнетстнуьошега асцонцого тиоистара 1 ц катодом - к второй Об.,ззадке конденсатора А, даполццтельь:й ТИрцстар / КОТСрЬЬй ацОДОМ ПОД- люнен к аноду ланиццага диода 5 и ;атадом ". к резистору 3, причем другой нынад р зистора 3 соединен с перной обкладкой кацдецсатора ь, Упранлнощце электроды тцрцстаронсаединецы с ныхадам согласующих злемен тсн 8, нхады которых подключены к нь 1 хаду генератора 9 импульсов управленц(з вУправляющие злектрады тирцсторан. / соединены с 1 зььхадами саотнетству- ф (оЦих согласу(ощих элементов 10 нхО" ДЫ КОТООЫХ ЦОДК;НОв ЕЦЫ К НЫХОДУ ГЕ- цератара 11 имцульсотз управлеция. Еоцдецсатар Аь преццазцачец дзья в(иецьшецця скорости цаоястяцц(з цапЬ)яжеция 1 ца тьзрцс таре с малымЙ( стоком утечки,Емкость С конденсатора ныбираетсн такай, чта напряжение Б,. На за- щищаемом тцрцсторе 1 успевает царас О ти от напряжения, равного цапряжецию лаззицоабразанация диЬда 5, до напряжения, це превышающего предельна допустимое цапрнькецие Б , зашищае" . маго гири тора 55 К "ьЯ 1 о р 1 1 Р, +Р е" Е(Клье Е - ьапряжецие, приложенное кцепи из последовательно соединенных тиристоров 1;К, - сопротивление н закрытомсостоянии тиристора 1 с малым током утечкифй " суммарное сопротивление в;закрытом состоянии остальных тиристоров 1 блока.Лавинный диод 5 предназначен для того, чтобы ограничить разряд конденсатора 4 на уровне напряжения О Папряжение , выбирается близким к среднему напряжению, приложенному к одному тиристоруЕ 1. фс - и где и " количество последовательно соединенных тиристоров 1,Резистор 3 предназначен дляуменьшения пиковой мощности обратных потерь на лавинном диоде 5. Сопротивление Е резистора 3 выбирается следуюиьм образом:0 ь Я е ре в - ьв: де Р - допустимая импульсная мощность обратных потерь надиоде 5 при соответствующей скнажности импульсов тока через диод.Устройство для управления тиристорами работает следующим образом.Устройство используется в качестве ключевого элемента для преобраэо"нация электрической энергии.В момент 1 (фигю 2) к Цепицз последовательно включенных тирисгоров 1 прикладывается прямое напряженииз Е рДа момента Т прихода на управляющие электроды тиристоров 1атпирающих импульсов от генератора 9 через согпасующие элементы 3 тиристорыНаходятсяв закрытом состоянии и удерживаютприложенное к ним напряжение. Еслигенератор 11 импульсов не генерируетцмпульсь, то напряжение Е распределяется между тиристараминеравномерВследствие разброса токов утечкитиристаровчасть их окажется подбольшим напряжением ,(фиг.- 2 а),а часть " под меньшим напряжениемьв ьь (Фиг 2 б)4 П 7873 Если приложенное к тиристору напряжение превышает максимально допустимый уровень, тиристор выйдет иэ строя. Во избежание этого производит(ся принудительное выравнивание напряжения между последовательно включенными тиристорами 1. Для этого в момент 1 генератор 11 импульсов .начинает генерировать импульсы с перно" дом следования С, причем момент 1, может и предшествовать моменту ,.После включения в моменттиристора 7 напряжение заряда конденсатора 4.прикладывается к лавинному дио" ду 5, и если это напряжение превышает напряжение Б лавицообразования диода 5, то диод вьглодит на лавину и пропускает импульс тока т. разряда конденсатора (Фиг. 2 в) . Моитттость обратных потерь на лавинном диоде ограничивается резистором 3. В момент когда 0 м спадает до Ч, ток разрядки конденсатора становится. меньше тока удержания тиристора 7, кото рый вследствие этого закрывается, Одновременно с разрядкой тех конденсаторов 4, напряжение Б,на которых превышало 11, на интервале времени С, - Т происходит доэарядка тех конденсаторов 4, напряжение Бкоторых меньше 1 .Поэтому в момент с сумма напря 2жений на всех конденсаторах 4 равна приложенному к цепи последовательно соединенных тиристоров напряжению Е.С момента времени т; напряжение 0нарастает по законумаксЕК ЕК (К +Кр)1 О - -- - + (П- - . - ")ехрК+К " К +КаКК40(4)Лавиццые диоды работают в импульсном режиме с больной (100) скваж" ностью и с допустцмоц пиковой мощностью обратных потерь. В таком режиме лавицные диоды способны рабо" тать длительное время. Этим обеспечивается надежная работа устройства блока в диапазоне низких частот. Потери энергии на выравнивание напряжения между последовательно соединенными тиристорами 1 малы, так как определяются лишь энергией, идущей Необходимо отметить, что зарядка конденсаторов 4 происходит током утечки тиристоров 1, поэтому она не приводит к дополнительным потерям энергии. Напряжение Бс моментамакс 1 делится между закрытым тиристором 7 и лавинным диодом 5, который вследствие этого уже це находится на лавине, а поэтому це перегревается,В момент 1 напряжение Она конденсаторе 4, емкость которого выбрана в соответствии с выражением (1), достигает уровня, меньшего предельно допустимого напряжения тиристора 1 (Фиг. 2 а). Напряжение 0к моменту й несколько уменьшается вследстЭвие утечки через последовательно вклю" чеццье лавит цый диод 5 и тиристор 7(Фиг. 2 б), Утечке напряжения т,цчерез тиристор 1 препятствует диод6, обладающий значительным сопротивлением в обратном направлении, В.момент 1 гецератор 1, генерирующийимпульсы с периодом Г, выдает очередной импульс, поступающий на элементы 1 О, с выхода которых .импульспроходит на управляющие электродыФтиристоров 7, которые открываются,На интервале -С 4 напряжение Отмак4 максвновь уменьтпается до Б, а напряжение Б я возрастает на величину,компенсирующую утечку напряжения завремя прошедшее с моментаТак как утечка незцачитеттьна, тозатраты энергии на е компенсациюмалы. Такие циклы выраттттинаттия цаггряжеция повторяются с периодом Гдо момента Т, когда от генератора 9через элементы 8 поступают импульсына управляющие электроды тирцсторов, Тцристоры 1 включаются. Коттдеисаторы 4 ограничивают скорость нарастания напряжения на тирцсторах 1,включаюшихся позже остальных вследствие разброса характеристик, Затемтиристоры 1 закрываются, напримервследствие улецтнетгця тока через нихдо уровня, мецыпего тока удержания,В лтомецт времени С к посттедовательной цепи тиристорств 1 вновь прикладывается напряжение Е т рабочий циклповторяется.Таким образом, блоки зашиты 2,длительно выравнивают напряжение между последовательно соединенными тиристорами 1 и ограничивают скоростьнарастания напряжения на цих в переходных режимах. При включении тиристоров 1 с низкой частотой - от однократных импульсов до десятков герц,работа всех элементов устройстваточно регламентируется, 5 4ча компенсацию незначительной утечкинапряжения 0конденсаторов 4. Формула изобретенияУстройство для управления и последовательно соединенными тирнсторами, содержащее генератор импульсов управЛения, выход которого предназначен для соединения с управляющими электродами тиристоров, и конденсаторов, первая обкладка каждого из которых гредиаэначена для подключения к ка"оду соответствующего тиристора, а вторая соединена с катодом соответствующего лавинного диода и п резисторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Что, с целью обеспечения работы с Ииэкой частотой включения введены и ОЗ 7 Здополнительных диодов, и дополнительных тиристоров и генератор импульСов управления дополнительными тиристорами, выход которого предназначен для соединения с управляющими электродами дополнительных тиристоров, анод каждого иэ которых. соединен с анодом соответствующего лавинного 1 О диода, а катод соединен также с одним выводом соответствующего резис.тора, другой вывод которого соединен с первой обкладкой конденсатора, точка соединения второй обкладки конденсатора и катода лавинного диода соединена с катодом соответствующего дополнительного диода, анод которого предназначен дЛя подключения к аноду соответствующего тиристора.