Устройство для управления двухоперационным тиристором

(54) УСТР ДВУХОПЕР (57) Сущно режиме ист цательного соответстве щему элект стара 3, Це последоват и ключом 1 ков напряж элемента, ключа 4 не можность о работе устр отпирании вание датчи дикатор не ОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ ПРИ ГКНТ СССР(21) 4758564/07 (22) 16.11,89 (46) 07,08,92,Бюль 29 (71) Уфимский авиационный институт им,Серго Орджоникидзе 172) А,В,Иванов, М,М,Мульменко и А,М.Уржумсков (56) Булатов О,Г., Одынь С,В, Вентильные преобразователи на токе полностью управляемых тиристоров, Итоги и техника. Сер, Силовая преобразовательная техника, ВИНИТИ АН СССР, 1979, т.2, с.34-43,Матзцба У.ет а, Оечеорщепт о 1 РччМ пчегтег Епроупц ОТО. - ЕЕЕ Тгапзастопз оп псЦзтгу Аррсатопз, 1983, ч,А, МЗ, р.335-342.Булатов О,Г, и др, Мощные ключи на тиристорах, выключаемых по цепи управления. - Злектротехн. пром-сть. Сер.03. Силовая преобразовательная техника: Обзор информ, - 19886 вып,19, рис.12 с 18 ОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АЦИОННЫМ ТИРИСТОРОМ сть изобретения: в нормальном очники положительного 1 и отри напряжений через ключи 4 и 5 нно подключаются к управляю- роду двухоперационного тириль управления ключа 4 включена ельно с пороговым элементом 11 О, При отказе одного из источниения срабатывание порогового а соответственно и отпирание происходят, что исключает возтпирания тиристора при сбоях в ойства. При самопроизвольном тиристора происходит срабатыка 13, подающего сигнал на инисправности 14. 3 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам для управления двухоперационными тиристорами, и может быть использовано при создании преобразователей частоты, построенных на двухоперационных (запираемых) тиристорах.Известны устройства управления двух- операционными тиристорами, содержащие источник отпирающего и запирающего напряжений, через управляемые ключи и токо- ограничивающие элементы, подключенные к контактам, служащим для присоединения к управляющим выводам тиристора. Эти устройства требуют использования двух отдельных источников питания и не защищены от возможных отказов этих источников, поэтому их надежность и функциональные возможности недостаточны,Наиболее бгизким к предлагаемому является устройство управления двухоперационным тиристором, содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные согласно-последовательно, общий вывод которых использован в качестве первой выходной клеммы устройства и предназначен к одному из управляющих выводов двухоперационного тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с крайним выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов. Недостатком данного устройства является его невысокая надежность и узкие функциональные возможности, что связано с отсутствием контроля исправности источников питания и самодиагностики устройства.Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет самоконтроля, самозащиты и самодиагностирования устройства,С этой целью в устройство управления двухоперационным тиристором, содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные согласно-последовательно, общий вывод которых использован в качестве первой выходной клеммы устройства и предназначен для подключения к одному из управляющих5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выводов двухоперационного тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с крайним выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов, введены первый и второй токоограничивающие элементы, индикатор неисправности, пороговый элемент, диод, датчик тока, и дополнительный управляемый ключ, включенный между крайним выводом источника отпирающего напряжения и первым выводом первого токоограничивающего элемента, второй вывод которого соединен с второй выходной клеммой устройства и первым выводом второго токо- ограничивающего элемента, второй вывод которого соединен с первым входным зажимом датчика тока, выход которого соединен с входом индикатора неисправности, а второй входной зажим, соединенный с крайним выводом источника запирающего напряжения, соединен через первый управляющий ключ с первым выводом порогового элемента, соединенным через диод с первым входным зажимом датчика тока, причем второй вывод порогового элемента через управляющую цепь дополнительного управляемого ключа соединен с крайним выводом источника запирающего напряжения.На фиг.1 показана электрическая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, на фиг.3 - устройство на базе серийно выпускаемых изделий.Устройство управления двухоперационным тиристором (фиг,1) содержит источник 1 отпирающего и источник 2 запирающего напряжений, включенные согласно-последовательно, общая клемма источников служит для подключения к одному из управляющих выводов тиристора 3 (фиг,1, катод), а другие клеммы через первый 4 и второй 5 управляемые ключи и токоограничивающие элементы 6 и 7 присоединены к контакту, служащему для подключения другого управляющего вывода тиристора 3 (фиг.1, управляющий электрод), причем управляющие цепи ключей 4 и 5 связаны с генератором 8 отпираюгцих им генератором 9 запирающих импуль .в, дополнительный управляемый ключ 10, пороговый элемент 11, диод 12, датчик 13 тока с релейной характеристикойи индикатор 14 неисправности,Управляющая цепь первого ключа 4 первым выводом соединена с клеммой источника 1 отпирающего напряжения, а вто50 55 рым выводом через последовательно включенные пороговый элемент 11 и дополнительный ключ 10 соединен с клеммой источника 2 запирающего напряжения, управляющая цепь дополнительного управляющего ключа 10 связана с выходом генератора 8 отпирающих импульсов, второй ключ 5 зашунтирован цепочкой из последовательно соединенных токоограничивающего элемента 7 и входной цепи датчика 13 тока, выход которого подключен к индикатору 14 неисправности, при этом точка соединения токоограничивающего элемента 7 с датчиком 13 тока связана с общей точкой порогового элемента 11 и дополнительного ключа 10 через диод 12, включенный согласно с источником 2 запирающего напряжения.Устройство работает следующим образом,В момент времени т 1 (фиг.2) генератор отпирающих импульсов 8 выдает сигнал высокого уровня в управляющую цепь дополнительного ключа 10, в результате чего последний замыкается и подключает один вывод цепи управления первого ключа 4 к минусовой клемме источника 2 запирающего напряжения через пороговый элемент 11. Зона нечувствительности порогового элемента 11 выбрана превышающей наибольшее из напряжений источников 1 и 2, поэтому при отсутствии любого из напряжений (отпирающего или запирающего) пороговый элемент 11 не пропустит сигнал управления на ключ 4. Это исключает подачу отпирающего напряжения в управляющую цепь тиристора 3 при неисправном источнике 2 запирающего напряжения.При наличии напряжений обоих источников 1 и 2 цепь управления первого ключа 4 в момент 11 связывается под напряжением, равным сумме напряжений источников 1 и 2 минус зона нечувствительности порогового элемента 11. Поэтому ключ 4 замыкается и на интервале т 1-2 в управляющую цепь тиристора от источника 1 подается положительный ток управленияупр,з, ограниченный элементом 6, Одновременно через токоограничивающий элемент 7, сопротивление которого выбрано на порядок больше, чем у элемента 6, протекают небольшие токи, созданные источниками 1 и 2: первый ток - по контуру 1-4-6-7-12-10-2, второй - по контуру 2 - управляющая цепь 3-7-12-10-2. Поскольку входная цепь датчика 13 тока зашунтирована проводящим диодом 12, а релейная характеристика датчика 13 имеет зону нечувствительности, превышающую прямое падение напряжения на диоде 12,5 10 15 20 25 30 35 40 45 сигнал на выходе датчика 13 в течение интервала времени т 1-2 не появляется,В момент 12 прерывается импульс на выходе генератора 8 и на время т 2-т 4 появляется сигнал высокого уровня на выходе генератора 9 запирающих импульсов, что приводит к размыканию ключей 4 и 10 и замыканию ключа 5. Через управляющую цепь тиристора 3 проходит отрицательный запирающий импульс тока, амплитуда которого ограничена входным сопротивлением тиристора 3. Этот импульс выключает тири- стор 3 и ток Аз в его анодной цепи прерывается, После выключения тиристора 3 запирающий управляющий ток спадает, так как резко увеличивается входное сопротивление управляющей цепи тиристора 3 (момент тз).В момент с 4 импульс генератора 9 прекращается, размыкается второй ключ 5 и на интервале т 4-15 управляющая цепь тиристора 3 находится под обратным напряжением смещения, поступающим через элементы 7 и 13 от источника 2 и равным напряжению источника 2, причем обратный ток в этой цепи ввиду большого входного сопротивления тиристора 3 в выключенном состоянии меньше зоны нечувствительности датчика тока 13, поэтому выходной сигнал последнего равен нулю.В момент 15 вновь включаются ключи 10 и 4 и процессы в устройстве повторяются. Такая работа устройства происходит при исправности источников 1 и 2 напряжений и тиристора 3, В случае отказов в источниках напряжений прекращается отпирание тиристора 3 из-за невключения ключа 4 и таким образом, предотвращается аварийный режим работы, связанный с невозможностью выключения тиристора 3.В случае отказа тиристора 3, выражающемся в его самопроизвольном отпирании, резко падает сопротивление обратно смещенной управляющей цепи тиристора 3 и возрастает ток, текущий от источника 2 через управляющую цепь тиристора 3, токоограничивающий элемент 7 и вход датчика 13 тока (момент т 6, фиг.2). В этот момент датчик 13 выдает сигнал неисправности на индикатор 14 неисправностей, что позволяет диагностировать аварийный режим работы тиристора 3 и предотвратить его последствия воздействием на исполнительный орган системы защиты, если таковой имеется в преобразователе.Таким образом, использование предлагаемого устройства управления двухоперационным тиристором позволяет повысить надежность преобразователей энергии на двухоперационных тиристорах и расширитьфункциональные возможности устройства управления за счет диагностирования отказов и защиты от неисправности источника запирающего напряжения,Предлагаемое устройство может быть реализовано на серийно выпускаемых элементах электронной техники, в частности, в схеме фиг.3 ключ 4 выполнен на транзисторе 15 с резистором 16, шунтирующим его входные выводы, ключ 5 - на транзисторе 17 с резистором 18 и импульсным трансформатором 19 в эмиттерно-базовой цепи, ключ 10 - на оптотранзисторе 20 с резистором 21 в базовой цепи, пороговый элемент 11 - на стабилитроне 22 и резисторе 23, датчик 13 тока - на оптотранзисторе 24 с резистором 25,Формула изобретения Устройство для управления двухоперационным тиристором содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов, и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные последовательно и согласно, общие первые выводы которых использованы в качестве первой выходной клеммы устройства, предназначенной для подключения к одному из управляющих выводов тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с вторым выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий 5 вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введены первый и второй то коограничивающие элементы, индикаторнеисправности, пороговый элемент, диод, датчик тока и дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым выводом источника отпирающего напряжения и пер вым выводом первого токоограничивающего элемента, второй вывод которого соединен с второй выходной клеммой устройства и первым выводом второго токоограничивающего элемента, второй вывод 20 которого соединен с первым входным зажимом датчика тока, выход которого соединен с входом индикатора неисправности, а второй входной зажим соединен с вторым выводом источника запирающего напряжения 25 и через первый управляемый ключ с первымвыводом порогового элемента, соединенным через диод с первым входным зажимом датчика тока, причем второй вывод порогового элемента через управляющую цепь до полнительного управляемого ключасоединен с вторым выводом источника запирающего напряжения,1753554 Составитель О. ПарфеноваТехред М.Моргентал Янкович орректор А. Долинич едэкт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,аказ 2773 Тираж ВНИИПИ Государственного ко 113035, Мо,Подписноета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР