Способ управления последовательно соединенными силовыми тиристорами

тора 10 и стабилитрона 11, регулятор зарядного напряжения, выполненный в виде транзистора 12, коллектор которого подключен к общей точке диода 6 и конденсатора 7, база - к общей точке резистора 10 и стабилитрона 11 через параллельно соединенные интегрирующий конденсатор 13 и диод 14, ,а эмиттер - к другому выводу конденсатора 3, датчик 15 перенапряжения, выполненный в виде подключенных параллельно тиристору 1 последовательно соединенных конденсатора 16 и резистора 17, к средней точке которых подключен анод диода 18, катод которого соединен с базой транзистора 12.Устройство работает следующим образом, 20В исходном состоянии при наличии анодного напряжения на силовых тиристорах 1 накопительные конденсато-. ры 3 заряжены до равных напряжений, величина которых определяется только 25 источником 9 опорного напряжения, До первого включения силовых тиристоров 1 на выходе датчиков 15 перенапряжения и соответственно на интегрирующих конденсаторах 13 напряжение отсутствует.При включении Формирователей 2 на управляющие электроды силовых тиристоров 1 поступают управляющие импуль сы одинаковой амплитуды, посколькунапряжения накопительных конденсаторов 3 равны. Из-за разброса времени включения Формирователей 2 управляющих импульсов, самих силовых тиристоров 1 включение одного из них проте кает быстрей другого. На "медленном" силовом тиристоре возникает кратко-. временное перенапряжение, а на выходе датчика 15 перенапряжения появляется напряжение, заряжающее интегрирующий конденсатор 13. Напряжение интегрирующего конденсатора 13 складывается с йапряжением источника 9 опорного напряжения, поэтому заряд интегрирующего конденсатора 13 сопровож"50 дается увеличением напряжения на управляющем входе регулятора 12 зарядного напряжения, Величины напряжения интегрирующего конденсатора 13 и,соответственно, прирацения напряжения на управляющем входе регулятора5512 зарядного напряжения пропорциональны уровню перенапряжения на "медленно." силовом тиристоре, регулятор 12 зарядного напряжения увеличиваетнапряжение накопительчого конденсатора 3, причем величина приращениятакже пропорциональна уровню перенапряжения на силовом тиристоре. В дальнейшем до очередного включения силовых тиристоров напряжение интегрирующего конденсатора 13 и, соответственно, напряжение накопительногоконденсатора 3 остаются неизменными,Таким образом, после первого включения силовых тиристоров 1 напряжениенакопительного конденсатора 3 "быстрого" силового тиристора остаетсянеизменным и определяется только источником 9 опорного напряжения, Напряжение накопительного конденсатора3.1 медленного" силового тиристора возрастает на величину, пропорциональную уровню перенапряжения во времяпервого включения,При повторном включении амплитуды импульса, управляющего "быстрым"силовым тиристором, .остается неизменной. Амплитуда импульса, управляющего "медленным" силовым тиристором,возрастает за счет увеличения напряжения накопительного конденсатора 3,Время включения медленного" силового тиристора уменьшается, приближаясь по величине к времени включения"быстрого" силового тиристора. Еслиодин силовой тиристор по-прежнемувключается быстрей другого на зажимах последнего вновь возникает перенапряжениеУровень перенапряжения,меньше, чем при первом включенииза счет уменьшения разброса временвключения силовых тирнсгоров, Интегрирующий конденсатор 1 13 дозаряжается выходным напряжением датчика 15перенапряжения до более высокогонапряжения. Увеличение напряжения интегрирующего конденсатора 13 вызывает дальнеишее увеличение напряжениянакопительного конденсатора 3 регулятора 12 зарядного напряжения,Таким образом, при каждом последующем включении силовых тиристоровнапряжение накопительного конденсатора 3 возрастает, вызывая увеличение амплитуды импульса, управляюще"го, "медленным" силовым тиристором,Указанный процесс прекратится, когда время включения "медленного" силового тиристора за счет увеличенияамплитуды управляющего импульсауменьшится до значения времени вклю516 пения "быстрого" силового тиристора, управляющий импульс которого остается неизменным. После этого силовые тиристоры включаются одновре - менно, хотя время включения формирователей управляющих импульсов и самих силовых тиристоров при равных импульсах управления различно, Напряжение накопительного конденсатора 3 "быстрого" тиристора определяется только источником 9 опорного напряжения, а "медленного" тиристора - суммой напряжений интегрирующего конденсатора 13 и источника 9 опорного напряжения. Величина напряжения интегрирующего конденсатора 13 "медленного" тиристора пропорциональна разности времен включения силовых тиристоров при одинаковых амплитудах управляющих импульсов.При последовательном соединении И силовых тиристоров процессы протекают аналогично. В каждой ячейке управления устанавливается индивидуальный уровень напряжения на накопительном конденсаторе, пропорциональный величине задержки включения данного силового тиристора относительно наиболее "быстрого" из И силовых тиристоров при равных. импульсах управления. Соответственно для каждого силового тиристора устанавливается индивидуальное значение амплитуды управляющего импульса. Этим достигается одновременность включения всех М силовых тиристоров и отсутствие перенапряжений на их зажимах, причем время включения всей группы силовых тиристоров приближается к времени включения наиболее "быстрого" из них.Работа принципиальной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ, рассмотрена на примере одной тиристорной ячейки. С 43 С 1 бУ = Ц1+ Ц50 :Е С +С 11 С +С В исходном состоянии накопительные конденсаторы 3 и 7 заряжены до напряжений стабилизации стабилитрона 11 источника 9 опорного напряжения и стабилитрона 8 устройства 4 отбора мощности соответственно. Конденсатор 16 заряжен практически до анод- ного напряжения силового тиристора. Резистор 17 выбирается так, чтобы падение напряжения от протекания тока конденсатора 16 было меньше напряжения стабилизации стабилитрона 11. В этом случае через интегри 10553 6рующий конденсатор 13 ток не протекает и напряжение на нем отсутствует.Диод 14 предотвращает заряд интегрирующего конденсатора 13 до отрицательного напряжения базовым токомрегулирующего транзистора 12 вовремя первоначального заряда накопительного конденсатора 3 до напряжения стабилизации стабилитрона 11 после подачи анодного напряжения на силовой тиристор.Кратковременное перенапряжение насиловом тиристоре, обусловленноевключением других более"быстрых" силовых тиристоров, практически полностью прикладывается к резистору 17.Диод 18 открывается и интегрирующий конденсатор 13 заряжается по це пи: анод силового тиристора - конденсатор 16 - диод 18 - интегрирующийконденсатор 13 - стабилитрон 11 - катод силового тиристора. Напряжение наинтегрирующем конденсаторе 13 за время 25 время действия перенапряжения придостаточно большой величине резистора 17 достигает величины С 1613 = ----(6 Б - 01 ) 301 Э С 1 Э +С 6 П где С 3, С 6 - емкости конденсаторов 13 и 16 соответствен но;- напряжение стабилиза ции стабилитрона 11;бБ - величина превышенияЙанодного напряжения насиловом тиристоре вовремя включения наданодным напряжениемнепосредственно передвключением.В результате заряда интегрирующегоконденсатора 13 напряжение на базерегулирующего транзистора 12 увеличивается от значения Б до значе 11ния, равного Регулирующий транзистор 12 открывается, заряжая эмиттерным токомнакопительный конденсатор 3 до нап ряжения, равного У за вычетом падения .напряжения,1 на переходе база-эмиттерДо следующего включениясиловых тиристоров напряжения интегрирующегоо конденсатора 13 и накопи 1610553тельного конденсатора 3 практическине изменяются.Таким образом, после первого включения силовых тиристоров напряжениена накопительном конденсаторе 3 получает приращение, пропорциональное повеличине перенапряжению на зажимахрассматриваемого силового тиристора.Очередное включение силового тиристора производится импульсом управления увеличенной амплитуды и протекает быстрее, чем предыдущее включение, Если, однако, на силовом тиристоре вновь появляется перенапряжение во время включения происходит дозаряд интегрирующего конденсатора 13 по указанной выше цепи идальнейшее увеличение напряжения накопительного конденсатора 3, Поэтомуследующее включение силового тиристора производится импульсом управления увеличенной амплитуды. Напряжение накопительного конденсатора 3возрастает после каждого включения 25силового тиристора, пока величинаперенапряжения на его зажимах неуменьшится до значения, равного(Б+ Б). При меньшей величинеперенапряжения невозможны отпирание 30диода 18 и дозаряд интегрирующегоконденсатора 13. Современные силовыетиристоры коммутируют напряжение до3-5 кВ, а напряжение питания формирователей управляющих импульсов не превышает 100-300 В, поэтому указаннаявеличина перенапряжения безопасна длясилового тиристора.Таким образом, дальнейшие включения силового тиристора протекают прак тически без перенапряжений, а напряжение интегрирующего конденсатора 13остается неизменным. В случае уменьшения напряжения интегрирующего конденсатора 13, в частности за счетпротекания базового тока регулирующего транзистора, на зажимах силового тиристора вновь появляется незначительное по величине перенапряжениеФза с ".ет некоторого уменьшения ампли 50туды управляющих импульсов. В результате интегрирующий конденсатор 13 доэаряжается до прежнего напряжения,восстанавливая работу силового тиристора без перенапряжений во время включения. Для ослабления влияния базового тока регулирующего транзистора 12целесообразно последний выполнять посхеме Дарлингтона,Максимальное напряжение накопительного конденсатора 3 ограничено стабилитроном 8, который должен вы - . бираться так, чтобы амплитуда управляющего импульса не превышала максимально допустимого значения. Минимальное напряжение накопительного конден" сатора 3 определяется стабилитроном 11, который должен выбираться так, чтобы амплитуда управляющего импульса была не меньше значения опирающего тока силового тиристора, При соблюдении указанных ограничений диапазон регулирования амплитуды управляющих импульсов охватывает все допустимые значения - от отпирающих до максимально допустимых.При работе в составе преобразовательного устройства силовые тиристоры в закрытом состоянии могут подвергаться воздействию коммутационных перенапряжений. Для исключения влияния этих перенапряжений достаточно заменить диод 18 тиристорам а его управляющий электрод подключить к выходу формирователя 2 управляющих импульсов. В этом случае интегрирующий конденсатор 13 будет заряжаться только после включения формирователя 2 управляющих импульсов, т.е, непосредственно перед возникновением перенапряжения на силовом тиристоре. Для этого дополнительный тиристор должен быть достаточно быстродействующим по сравнению с наиболее "быстрым" силовым тиристором. В этом случае дополнительный тиристор включается раньше возникновения перенапряжения на "медленном" силовом тиристоре. ,Затем процессы протекают так же, как в случае с диодом 18. После вкпючения силового тиристора и. разряда конденсатора 16 через резистор 17 тиристор запирается отрицательным напряжением, равным сумме (У + 0 1), и остается в закрытом состоянии до следующего включения формирователя 2 управляющих импульсов.Таким образом, предлагаемый способ управления последовательно соединенными силовыми тиристорами по сравнению с известными позволяет получить положительный эффект, который заключается в повышении надежности за счет устранения перенапряжений во время включения на всех силовых тиристорах и достигается регулированием амплитуды управляющих импульсов каж10 1610553 Формула изобретения Способ управления последовательно соединенными силовыми тиристорами, Составитель А.Меркулова едактор А.Маковская Техред И,Дидык Корректор ир 5 Подписноеаказ 3743НИИПИ Госу Тственного113035, М аж 49 митетсква,по иэобре иям при ГКНТ СССР-35, Рауш /5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 дого силового тиристора пропорционально величине перенапряжения, возникающего во время первого или нескольких первых включений, При каждом изменении параметров рабочего режима силовых тиристоров, например анодного нап ряжения, влияющих на абсолютное значение и разброс времен включения, а также после замены части вышедцих изстроя силовых тиристоров устанавливаются новые значения амплитуд управляющих импульсов силовыми тиристорами, при которых перенапряжения на всех силовых тиристорах отсутствуют. 15 заключающийся в том, что формируютсигналы управления каждым скловымтиристором и подают их одновременнона управляющие электроды соответствующих тиристоров, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности за счет устраненияперенапряжения на силовых тиристорах во время включенияво времяочередного включения формируют сигналы, пропорциональные величине перенапряжения на каждом тиристоре,суммируют каждый из полученных сигналов с сигналом управления соответствующего тиристора и при последующемвключении результирующие сигналы подают на управляющие переходы соответствующих тиристоров.