Устройство для управления запираемым тиристором

(51)5 Н 02 М 1/08 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬС Г, И. Сало 7 иотл.(71) Научно-производственное объединение силовой электроники(56) 1. Ведольд К,Х. Применение выключаемых тиристоров на электроподвижном со.ставе. Железные дороги мира, М 7,1987,с, 17-23.2. Булатов О.Г., Лыщак П,СОдынь С.В,Мощные ключи на тиристорах, выключаемых по цепи управления. Электротехническая промышленность. Серия. Силовая преобразовательная техника. Обзорная информация, вып, 19, М,. Информэлектро, 1988, с. 18, рис, 13 а.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАПИРАЕМЫМ ТИРИСТОРОМ(57) Сущность изобретения: при подаче импульса управления на первичную обмотку трансформатора 24 отпираются тиристор 17 и транзистор 16, подающий отпирающий ток на отпирающий транзистор 6, при отпирании которого форсирующий конденсатор 5 разряжается на управляющий переход запираемого тиристора 25, формируя передний фронт отпирающего импульса, поддерживающая часть которого образуется при протекании тока от источника 1 через резисторы 3 и 4 и транзистор 6, При поступлении импульса на первичную обмотку трансформатора 23 открываются синхронизирующие транзисторы 21 и 22,шунтируется эмиттерный переход транзистора 16 и запирается тиристор, одновременно отпираются транзисторы 14, обеспечивая запирание запираемог иристора напряжением источника 2. 1 иИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях постоянного тока, инверторах и преобразователях частоты на запираемых тиристорах,Известна, схема управления запирае мым тиристором, недостатком которой является малая скорость нарастания импульсатока, Запирание осуществляется передачейимпульса через импульсные трансформаторы,Наиболее близко к предлагаемому устройство для управления запираемым тиристором, содержащее источникотпирающего напрякения, к плюсу которого подключен ограничивающйй резистори источник запирающего напряжения, соединенного с первым источником согласнопоследовательно, минусовым выводом соединенного с катодом запира 1 ощего тиристора, анод которого соединен с эмиттеромотпирающего транзистора, причем минусовой управляющий вывод запираемого тиристора подключен к точке соединения двухисточников напряжения.Недостатком этого устройства явЛяетсямалая крутизна импульсов тока зэпиранияи отпирания, неустойчивая работа из-за необходимости запирания запирающего тиристора при отпирании отпирающеготранзистора для исключения короткого замыкания двух источников,Цель изобретения - повышение надежности за счет повышения крутизны импульсов тока и исключения возможностикороткого замыкания источников напряжения.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для управления запираемымтиристором, содеркащее источник запирающего напряжения, положительный выводкоторого предназначен для подключения котрицательному управляющему выводу запираемого тиристора и соединен с отрицательным выводом источника отпирающегонапряженля, положительный вывод которого соединен с первым выводом первого ограничивающего резистора, отпирающийтранзистор и тиристор, введены первый,второй и третий резисторы, второй, третий,четвертый и пятый ограничивающие резисторы, форсирующий и фильтрующий конденсаторы, первый и второй запирающий,форсирующий и первый и второй блокирующий транзисторы, стабилитрон, блокирующий диод, первый и второй резисторысмещения, запускающий и запирающий импульсные трансформаторы и резистивныйделитель напряжения, причем первый вы 510152030 3540 45 50 зирующего транзистора и первым выводом вторичной обмотки запирающего импульсного трансформатора, второй вывод которой соединен с отрицательным выводом источника запирающего напряжения, вторым выводом р ной обот запускающего импульсного трансформатора, эмиттером первого синхронизирующеготранзистора и эмиттером второго синхронизирующего транзистора, коллектор которого соединен с базой блокирующего транзистора, а выход резистивного делителя напряжения, порключенного параллельно источнику запирающего напряжения,вод форсирующего конденсатора соединен с положительным выводом источника запирающего напряжения, а второй - с вторым выводом первого ограничивающего резистора и первым выводом второго ограничивающего резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером отпирающего транзистора, эмиттерный переход которого зашунтирован первым резистором, а коллектор предназначен для подключения к положительному управляющему выводу запираемого тиристора и соединен с коллектором первого запирающего транзистора, эмиттерный переход которого зашунтирован вторым резистором, эмиттер соединен с вторым выводом источника запирающего напряжения, а база - через третий ограничивающий резистор соединена с коллектором второго запирающего транзистора, а эмиттерный переход которого зашунтирован третьим резистором, а эмиттер соединен с катодом блокирующего диода, анод которого соединен с положительным выводом источника отпирающего напряжения,база отпирающего транзистора через четвертый ограничивающий резистор соединена с коллектором блокирующеготранзистора, база которого через первыйрезистор смещения соединена с эмиттером второго запирающего транзистора, а эмиттер соединен с анодом тиристора, управляющий электрод которого соединен с первым выводом вторичной обмотки запускающего импульсного трансформатора, а катод соединен с катодом стабилитрона и первымвыводом фильтрующего конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом стабилитрона, отрицательным выводом источника запирающего напряжения и первым выводом второго резистора смещения, второй вывод которого соединен с эмиттером второго запирающего транзистора, ба. за которого через пятьй ограничивающий резистор соединена с коллектором первого синхронизирующего транзистора, база которого соединена с базой второго синхронисоединен с коллектором первого запирающего транзистора,На чертеке приведена принципиальная схема устройства для управления запираемым тиристором,Устройство содержит источники отпирающего 1 и запирающего 2 напряжения, первый 3 и второй 4 ограничивающие резисторы, форсирующий 5 конденсатор, отпирающий 6 и первый запирающий 7 транзисторы с шунтирующими 8, 9 резисторами, блокирующий диод 10, третий, четвертый и пятый ограничивающие резисторы 11-13, второй запирающий транзистор 14, резистор смещения 15, блокирующий транзистор 16, запускающий тиристор 17, стабилитрон 18 с фильтрующим конденсатором 19 и вторым резистором смещения 20, первый и второй синхронизирующие транзисторы соответственно 21,22,импульсные трансформаторы соответственно запирающий 23 и запускающий 24, а также запираемый тиристор 25, резистивный делитель из двух резисторов 26, 27, резистор 28, при этом источник отпирающего напряжения 1 подключен к первому выводу первого ограничивающего резистора 3, отпирающий транзистор 6 выводом соединен с плюсовым управляющим выводом запираемого тиристора 25, источник запирающего напряжения 2 соединен с отпирающим 1 источником согласно последовательно, причем минусовой управляющий вывод запираемого тиристора 25 подключен к точке соединения двух источников 1, 2, второй ограничивающий резистор 4 соединен последовательно с первым 3 ограничивающим резистором, точка их соединения подключена к общей точке соединения двух источников 1, 2 через форсирующий конденсатор 5, а другой конец второго ограничивающего резистора 4 соединен с эмиттером отпирающего транзистора 6, коллектор которого соединен с плюсовым управляющим выводом запираемого тиристора 25 и коллектором запирающего транзистора 7, эмиттер которого соединен с минусом запирающего источника напряжения 2, базовый переход запирающего транзистора 7, зашунтиро 50 ванный резистором 9, через третий ограничивающий резистор 12 подключен к коллектору второго запирающего транзистора 14 зашунтированного резистором 28, змиттер которого соединен с катодом блокирующего диода 10, анодом соединенного с плюсом отпирающего источника напряжения 1 и через резистор 15 смещенияс базой блокирующего транзистора 16, коллектор которого соединен через четвертый ограничивающий резистор 11 с базовым перехо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 дом отпирающего транзистора 6, зашунтированного резистором 8, а эмиттер блокирующего транзистора 16 подключен к аноду запускающего тиристора 17, катод которого подключен к катоду стабилитрона 18, зашунтированного фильтрующим конденсатором 19, и подключенного анодом к минусу запирающего источника 2, резистору смещения 20, другим концом подключенного к катоду блокирующего диода 10, причем база второго запирающего транзистора 14 через пятый ограничивающий резистор 13 соединена с коллектором первого синхронизирующего транзистора 21, база которого, соединенная с базой второго синхронизирующего транзистора 22,подключена к выводу вторичной обмотки запирающего импульсного трансформатора 23, другой конец которой соединен с, эмиттерами синхронизирующих транзисторов 21, 22, анодом стабилитрона 18 и выводом вторичной обмотки запускающего импульсного трансформатора 24, другой конец которой соединен с управлением запускающего тиристора 17, а коллектор второго синхронизирующего транзистора 22 соединен с базой блокирующего транзистора 16, причем управляющий переход запираемого тиристора 25 и коллектор - эмиттер запирающего транзистора 7 зашунтированы резисторами 26, 27, образующими резистивный делитель напряжения.Устройство для управления запираемым тиристором работает следующим образом,В исходном состоянии транзисторы 7 и 8 закрыты, конденсатор 5 эаряжен до напряжения источника 1, С помощью источника напряжения 2 посредством резистивного делителя, выполненного из резисторов 26, 27 на управляющем переходе запираемого тиристора 25, образуется обратное напряжение смещения величиной 5 - 7 В, рекомендуемого для запираемого тиристора на все время его закрытого состояния,При подаче импульса отпирания Оо на трансформатор 24 тиристор 17 отпирается и через открытый базовым током резистора 15 транзистор 16 подается ток базы на отпирающий транзистор 6, При отпирании которого форсирующий конденсатор 5 разряжается на управляющий переход запираемого тиристора 25, образуя форсированный запускающий короткий импульс с крутым передним фронтом, амплитуда которого ограничена резистором 4, Затем от источника 1 через резистор 3, 4, транзистор 6 и управляющий переход запираемого тиристора 25 начинает протекать ток поддержки, 1786610рекомендуемьй н течение всего времени открытого состолнил,При поступлении импульса запиранил)з на трансФорматор 23 синхроизирующие транзисторы 21 и 22 открьВаОтся. С 5открытием транзистора 22 базовый переходтранзистора 16 шунт 1 руегс 5 и транзистор18 зарываатсл напряжением стабилитрона18. Одновременно напрлжениа стабилитрона 18 прикладывается в обратне)МЕапре)влег 1 ии к тиристору 17. Ооеспеэчивается такжР.аго форсированное запирание, В результате всего преращается базовый ток транзистора 6, Одновременно при отпираниитранзистора 21 огкрываютсл транзисторы 7. 15е 11, Не)Г)элже иа исто 11 На 2 311 клады 11 а"8 ся 8 рез 01 рьГЫГ тре 11 З 1 стор 7 к управ 151 О)181 у В ьО .Еу за 1 13 замОГО 1 ир 11 с Гео)э 2 ни обрап)ом на 511)ВЛ 81 ии 5 ьзые)15-Гп загиран)10, После окончания ил.Пльс ОЗ тОанзисторы 21, 22, 1, 7 зкрывются, черездиод 10 обеспечивается пита:1 иа узла бло 1 рОВ 1,Елтол ьнОсть и 1 ульса е 3 еыбирватся с учетом требований к запи,эаамомутиристору 25, Цок о видеть., Г)0 здесь исл 0 чано коотон замьКаг)18 истонион 1 и2 Г 0 Цеэп)1 1 ра 1 з)1 стореэ б и l, а еЯИзна.11451 УЬСОЕ )10 ВВЛ 8111 Л заПИЭ 81"ОГО 101стара опредаллатсл только ЬЬстроеее 1 стн 1 ам ера 1 зисОров б и 7, 30Это обеспечивает нада;)ность раба ызапираамо.о тиристора 25 и Все о устрс истаа, ОД 10 гэ;эамснно Обасалинется апбхо.дил 1 зл п 01 ахОУСГОЙивость по упЕВалс 10.0 за сат стеби 11 т;30 Н,18 как 130 рОГ 0130 ГО 35злеманга,Гэормула изобретенияусероистно для упранлсния запиремьМ тиристором, содер 113 щае, истоник запираошего напрлже,;ИЯ, 305113111 та)ь 1 ый 10нынад которого прадна;Эначен длл подклюенил к огр)1 цаельнему упранллощаму 1 зыГэоду запире)ел 1 ОГО тр 1 с 0)а и соад)1 нан сОТ 31 цатал 111 л 1 ны Водо 1 1 стоника Отпра 10 щего напрлжениЯ, положитель 1 ьи Вые)ОД 45коГорОГО соединен с парвыл 1 В.1)одом парного ограничива;о;цего рез 1 сора, отгира ощий транзис гор и тирис:ор, о т л и ч а юЕ) а а С 51 Тем, ЧТО, С Цел 1 Е 1 ГПРЬ 108 ИЯ 1 аДаж 10 ст) зз счРт понышениЯ крут 131 ы импутьсов тОка и исл 1 очения ВОЗ 10 Ж 110 стикороткого замысания исто нион 1 прлкения, в 18 го Введены первый, эторой и третийрезисторы, второй, третий, четвер-ЬЙ и плтьй ОГ)эан)ив 10 ди 8 ре:Зисторы, форси 31" 55ющий и фильтрующий конде саторы.,Г)ервыи и втг)рой зап 1 Га 1 ощие, фэг)сис 1 ющий и первый и второй блолрующий транзистог)Ь 1, стабилитро)1, б;ОкируОо,иЙ Диод,ПаРНЬ 1 Й И ВГОРОЙ Г)аЗИСТОРЫ СЛ 131:81 И, Запускающий и запирающий импульсные трансформаторы и резистинный делитель напряжения, причем перньй вывод форсирующего конденсатора соединен с положительным Выводом источника запираОщего напряжения, а Второй - с вторым Вынодом первого ограничива 1 ощего резистора и первым выводом второго огранлчинощего резистора, в горой вывод еоторого соединен с амиттеоом отпирающего транзистора, змиттерный переход которого зацунтирован первым резистором, а коллектор предназначен для подкл)оченил к полокительному упранлл)ощему выводу запираемого тиристора и соединен с ксллактором первого запиоаО 18 ГО т)эа)нзис)03)1, 34 и Гтер)1 ыи пР" раход спорого з 13 унэирован вторым резисто:,.1 ом, змиттар соедиен с вторым выводом исочника запирающего напряке- ниЯ, а база через трР Гий ОГрьнниива 1 е)щии Е)РЗИСТОР СООД 1 НВН С 0118 ЕТОЭОМ ВТОРОГО зпираю)наго трн:эистора, змнттерный переход копгорого залунтиронан третье)м резистором, а змиттар соединен с катодом блс)Ярую;цего диода, .Энод которого соединен с положи.егьным Выводом источникаотпираощаго напрлеенил, база отираюцего трнзистор через четнаэтый ограничива)оший резистор соединена с коллектором блоирующаго транзистора, база которого через первый резистор смецани 51 соединена с 3 иГ К)ром в)орОГО зепи раСнцегоранзистора, а зм 1.гтер соединен с анодом тиристора, упранлл 1 ощил электрод ОтОРОГО СОЕДИНЕН С ПЕР.Ы 1 ВЫВОДОМ ВтО- риной Об От(и з)ЭГуска 10118 ГО ил 1 Г)уг ьснОГО трансформатора, а катод ссздлнен с катоДом стаби)11 рэна и переэым Бы:ОДОГ Фильтруощаго конденсатора, второй вывод которого соадиен с анодом сгабин 1 трона, Отр)ц 1 е)л ь 1 ыл Выводом исто 11 ика запира 01 цеЕО 11 Г ряжения и 518 эным е)ьнодом второго резистор: смащанил, второй нь 1 вод которого соединен с амитаро ВТОЕЭОГО запирэощеге) ранзистооа, база которого через пятый о рани,ивающий резистор соединена с коллектором первого си ГхронизируюЦео транзистора, база которого Е ЭОДЕ;,8 НВ ;, ГЭ;ОИ ВТОРОГО СИНХЕОИЗИР 5 Ю 1 цего транз 1010)эа " пар.ы)1 Выядом втори ной сбэ 0311 за 3 раюе.,его импульсного тоа)1 сфогмнтбоа, э Горпй Вывод От 01 эоЙ со адине 1 с отрица гельньн; ЗЕводо 1 и;точникэ ,".а ГЕ 1 аа 0 Щаго 11 РЯЕЕИл, ВТОР.,М ВЫВОДОМ Вторной обм тк" запус" а 1 с.цего импульсого Та 1.фор:.Вто 33, зми-тером первого гинхрон 5 виру)ощеео транз) сгора и змиттР- р)ом ВТО ОГО :11)1 х)30 ,из 1 руюце ГО транзисто 13,:, Оллактор ко .оеэого соед 1 ен с базой олокир/111 де ГО Га)зистора, а Вьеэд рези10 1786610 Составитель Б.БурдасовТехред М,Моргентал Корректор О.Юрковецкая Редактор Л.Пигина Заказ 254 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 стивного делителя напряжения, подключенного параллельно источнику запирающего напряжения, соединен с коллектором первого запирающего транзистора.