Способ управления последовательно соединенными тиристорами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ И 9) БЛИК 4 Н 02 М 1/08 ГОСУД ПО ДЕ ЗОБРЕТЕН ИОАН ДБТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ.п. ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И.Ленина(56) Акцептованная заявка Японии У 5288/70, кл, Н 02 М 1/08, 1966.Патент СНА Р 3412312,кл. Н 02 М 1/08, 1966.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОСЛ."ДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ ТИРИСТОРАМИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зависимого включения тиристоров высоковольтных вентилей. Целью изобретения является повышение надежности управления за счет устранения потерн управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления. Поставленная цель достигаетсятем, что при включении ведущего тиристора формируют одновременно нес"колько волн поочередного включениятиристоров, количество которых на=диницу превышает допустимое числопробитых тиристоров (и). Периодыволн первоначально устанавливают впределах от единицы до (и+1), а после включения очередных тиристороввнутри первого интервала (и+1) периоды всех волн устанавливают равными(п+1), причем при включении каждоготиристора цепи дополнительно формируют и волн с периодами от 1 до и ис длинами волн, равными периоду.1 з ф-лы 4 ил35 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зависимого включения тиристоров высоковольтных вентилей.сЦелью изобретения является повышение надежности управления за счет устранения потери управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления, 10На фиг.1 и 2 представлены электрические схемы устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.З и 4 - диаграммы, поясняющие сущность способа, 15Устройство для реализации способа (Фиг.1) содержит последовательно соединенные тиристоры 1,1-1.(п) и тиристор 2 (вецущий), в анодные цепи которых включены первичной обмоткой 3 трансформаторы 4.1-4.п. Вторичная обмотка 5 каждого трансформатора через разделительный диод 6 и токоограничивающий резистор 7 подключена к управляющему переходу тиристора, 25 стоящего третьим последовательно и за тиристором, в анодную цепь которого включена первичная обмотка 3 этого же трансформатора. Кроме того, к управляющим переходам тиристоров ЗО аналогичным образом подключены вторичные обмотки 8 и 9 трансформаторов, включенных в аноды соответствующих последних тиристоров. Обмотка 10 трансформатора 4.1 ведущего тиристора 2 подключена к управляющему переходу тиристора 1.1, отстоящего от ве- дущегО на один тиристор, Деление напряжения по тиристорам осуществляют с помощью КС-цепей 11.1-11.п - 12.1 -4 О 12,п. Внешний импульс управления на ведущий тиристор 2 подается через клеммы 13 и 14.1Устройство для реализации способа (Фиг.2) содержит две встречно направ ленные цепи из последовательно соединенных тиристоров 1.1 - 1.(п-), 2 и 15.1 - 15(п), 16, имеющие электрическую связь в каждом тиристорном звене, управляющие КС-цепи 11.1-11,п -5 О 12.1-12.п, включенные параллельно тиристорам через стабилитроны 17.в 17.(п), шунтирующие КС-цепи 18.- 18.п - 19.1-19,п и 20.1-20,п - 21.в 21.п, последовательно с которыми55 включены узлы отбора мощности и защиты от перенапряжений 22.1 - 22.2 п, содержащие прямой диод 23 и обратный диод 24, шунтированный конденсатором 25, и накопительный конденсатор 26,между положительной обкладкой которого и управляющим электродом соответствующего тиристора 1.1-1,(п),2, 15.1 - 15(п), 16 через токоограничивающий резистор 7 включен динистор 27. Параллельно динистору 27вклочен управляемый ключ из тиристора 28 и стабилитрона 29.1-29,(2 п),подключенного катодом к управляющейКС-цепи 11,1-11,п - 12,1 - 12.п, КСцепи 18,1 - 18.п - 19,1 - 19,п и 20,220(п-) - 21.2 - 21(п), попарношунтируют два тиристора одного направления, кроме двух крайних КС-цепей 20.1 - 20 п - 21.1 - 21.п, каждаяиз которых подключена параллельноодному тиристору, силовые выводыдвунаправленной цепи тиристоров подключены к клеммам 14 и 30, а управляющие переходы крайних тиристоров1.5 - 2, являющихся ведущими, - к клеммам 13.31-35,На фиг.За изображена волна поочередного включения тиристоров последовательной цепи с периодом Т = 1,Формируемая согласно известному способу. После отпирания крайнего тиристора включается стоящий с ним рядомтиристор, проводящее состояние которого обеспечивает включение соседнего с ним тиристора и т,д. до полноговключения тиристоров с периодом Т=1,при наличии в цепи пробитого тиристора (на фиг.Зб пробитый тиристор зачернен) прекращает свое дальнейшеепродвижение при достижении этого тиристора, что приводит к потере управляемости остальными тиристорами. Волны включения тиристоров с периодами Т = 1, Формируемые согласно предлагаемому способу, могут проходить через пробитые тиристоры. На Фиг.З 5,показаны волны включения а, 8 и а, б, оа тиристоров с периода - ми Т = 2 и Т = 3. Каждая волна а,Ь и а, Б, 6 обеспечивает включение всей цепочки тиристоров, отстоящих последовательно друг от друга на и = 1 и п = 2 тиристорам соответственно, Формируемые при включении каждого, кроме ведущего, тиристора прямая волна 1 (фиг.36), прямаяи обратная г волны (фиг.З) с Т = 1 при отсутствии пробитых тиристоров в последовательной цепи приходят на уже включающийся тиристор и затухают, практически не оказывая влияния наход процесса включения тиристоров подва и три одновременно,Прохождение волнами включенияпробитых тиристоров показано нафиг,З г,е. Пробитый тиристор (на5фиг. 3 2 зачернен) останавливает продвижение волны 8 . Волна включения абеспрепятственно проходит на соседний с пробитым тиристором и продолжает свое распространение. За счетволны 6 волна включения Я тиристоровформируется вновь, но уже с временной задержкой относительно волны а( 6 С - среднее время включения одного тиристора после подачи управляющего импульса). Аналогично протекаетпроцесс прохождения волнами включения тиристоров на фиг.За. Волна 5прошедшая через пробитые тиристорысовместно с волнами включения 2, ,обеспечивает повторное формированиеволны а с временной задержкой ьиволны Я с задержкой 2 д относительно волны 1 . Дальнейшее продвижение 2волн включения тиристоров протекаетобычным путем с соответствующими временными сдвигами между ними.Волны включения тиристоров, изображенные на фиг.45, , с Т = 2 и Т = 3за один и тот же промежуток временипосле включения ведущего тиристорапроходят соответственно в 2-3 разабольше тиристоров, чем волна поочередного включения тиристоров с Т = 1(фиг.За), что отражено на диаграмме(фиг.4 ц).тРоиство (фиг,1) реализлагаемый способ для случая и = 2(Т = 3). Управляющий импульс от внешнего источника подается на клеммы 13и 14. Отпирание ведущего тиристора 2вызывает разряд предварительно заряженного от анодного напряжения тиристора конденсатора 12.1 шунтирующей 46КС-цепи через резистор 11.1 на первичную обмотку 3 трансформатора 4.1,Во вторичных обмотках 8, 10 и 5 этого трансформатора наводятся импульсные напряжения, которые прикладывают- ббся к управляющим переходам тиристоров1.1 - 1.3. Одновременное включениеуказанных тиристоров обеспечивает эасчет разряда конденсаторов 12.2 - 12.4формирование в обмотке 5 трансформаторов 4.2 - 4.4 соответственно импульсов напряжения, используемых дляотпирания тиристоров, отстоящих надва тиристора от включившегося, т.е. тиристоров обеспечивающих включениеследующей тройки тиристоров в направ-.лении распространения волн включенияи т.д. Кроме того, на управляющий переход каждого тиристора 2 поступаютимпульсы с обмоток 8 и 9, трансформаторов 4 двух соседних с ним тиристоров. Следовательно, при пробое любыхдвух тиристоров (щ = 2) на каждый тиристор поступит по крайней мере однаволна включения и цепь тиристоровсохранит управляемость,На фиг.За,иллюстрируется предлагаемый способ, согласно которомуотпирают одновременно два крайнихтиристора в последовательной цепи иформируют встречно направленные волны включения тиристоров. Пробой одного или нескольких рядом стоящих тиристоров разделяет всю последовательную цепь тиристоров на две части,каждая из которых отпирается Своимиволнами включения.Отпирание тиристора, крайнего состороны анода последовательной цепи,с последующим включением остальныхтиристоров может быть использованосамостоятельно для управления последовательно соединенными тиристорами.1Устройство (фиг.2) имеет по дваведущих тиристора каждого направления 2, 16 и 1.5, 15.5. Работу уст-.ройства рассмотрим на примере включения тиристоров 1.1 - 1(п), 2,так как включение тиристоров 15.115(п) и 16 происходит аналогичнымобразом. При поступлении импульсовуправления от внешнего источника наклеммы 13 и 14 ведущий тиристор 2отпирается, так как анодные напряжения тиристоров 1.1 - 1(п) в этотмомент положительны. Отпирание тиристора 2 вызывает разряд конденсатора 12.1, верхняя обкладка которогоимеет положительный заряд по цепи:резистор 111, стабилитрон 29.2, управляющий переход тиристора 28, резистор 7, управляющий переход тиристора 1.1 и тиристора 2. При этом обладающий большей чувствительностьютиристор 28 открывается и через негои резистор 7, предварительно заряженный от анодного напряжения тиристора,накопительный конденсатор 26 узлаотбора мощности и защиты от перенапряжений (УОМЗП) 22.3 разряжается управляющий переход тиристора 1.1. Последний переходит в проводящее состоя 1343513ние, тем самым Формируя цепь для разряда конденсатора 12.2 через резистор11.2, стабилитрон 29.4, резистор 7 иуправляющие переходы тиристоров 28и 1:2, Отпирание тиристора 28 обеспечивает путь для протекания тока разряда конденсатора 26 УОМЗП 22.5 через управляющий переход тиристора1.2 и т.д., пока по ходу волны включения присутствуют невключенные тиристоры 1.1-1(п).Встречная волна включения тиристоров 1.1 - 1(п) формируется при отпирании тиристора 1.5 и последующемразряде конденсаторов 18.6 и 18.5 ссуммарным двойным зарядом по цепи:резисторы 19.6 и 19.5, конденсатор25 УОИЗП 22.12, тиристор, 1,5, стабилитрон 17.5, резистор 11.5 и заряженный конденсатор 12.5: по управляющей ВС-цепи: стабилитрон 29,8, управляющий переход тиристора 28, резистора 7, управляющий переход тиристора 1.4, конденсатор 25 УОМЗП 22.9.Величины емкостей должны удовлетворять условию С 18 = С 21 С 12. Включение тиристора 28 вызывает разряд накопительного конденсатора 26 УОМЗП22.9 на управляющий переход тиристора 1.4 и его отпирание. Включениеочередного тиристора 1.3 обусловленоразрядами конденсаторов 21.5 и 21.4по аналогичной цепи и,конденсатора26 УОМЗП 22.7 на его управляющий переход, тиристора 1.2 конденсаторов18.2, 18.3 и 26 УОМЗП 20.5 и т.д, довстречи с первой волной включениятиристоров,В случае пробоя ведущего тиристо -40ра 2 сохраняется управляемость тиристорами одной волной включения. Волна,формируемая при включении тиристора2, обеспечивает сохранение управляемости тиристорами и в случае прекращения поступления управляющих импуль 45сов от внешнего источника на ведущийтиристор 1.5,Когда прямое напряжение на тиристорах превысит заданный уровень, то Вцнапряжение на конденсаторах 25 и 26одного из УОМЗП, образующих с соответствующими конденсаторами 18.118.п или 21.1 - 21.п емкостный делитель, станет достаточным для отпирания динистора 2 и последующего разряда конденсаторов 25 и 26 на управляющий переход тиристора, подключенного управляющим электродом к заданному УОМЗП. Включение одного тиристора зап;итой от перенапряжения вызывает лавинообразный процесс срабатывания защит остальных тиристоров.На фиг,4 1 представлена зависимость времени включения цепи из тринадцати последовательно соединенных тиристоров, из которых два крайних - ведущие. Очевидно, что Формирование двух встречных волн поочередного включения тиристоров в два раза сокращает общее время включения тиристоров, а если волны имеют периоды Т1, то это время дополнительно уменьшается примерно в Т раз.Таким образом, быстродействие и надежность управления последовательно соединенными тиристорами повьппается за счет поочередного включения тиристоров группами по два, три и более тиристоров, а также сохранения управляемости тиристорами при пробое определенной части тиристоров.Формула изобретения1. Способ управления последовательно соединенными тиристорами путем включения одного крайнего в цепи тиристора, являющегося ведущим, последующего формирования прямой от ведущего тиристора) волны поочередного включения тиристоров, период которого определяется числом на единицу большим числап тиристоров, расположенных между включившимся и включаемым им тиристорами о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности управления за счет устранения потери управляемости при пробое тиристоров, а также быстродействия управления, при включении ведущего тиристора формируют дополнительно несколько прямых волн поочередного включения тиристоров, периоды которых первоначально устанавливают в пределах от 2 до (и+1), а после включения тиристоров внутри первого интервала (и+1) периоды всех волн устанавливают равными (п+1), и Формируют по крайней мере еще одну прямую или обратную (к ведущему тиристору) волну в интервале периодов от 1 до п при включении каждого последующего тиристора.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве ведущего используют и второй крайний тиристор в цепи./-3 о-г Г 27 гг гб гз О г 7-7 гlггг-Я 7 ЬРиг. г 7 в-г70. 1 гг70-7Ггг ггб ггз гз гь гб 3 я з 7 г-б )7.5 гио гвгя.я 75-З