Устройство для управления полупроводниковыми вентилями(его варианты)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Н 02 М 1/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИОпубликовано 280282.бюллетень Мо 8 Дата опубликования описания 280282(72) Авторыизобретения М.В.Гельман и Д.Н,Гиенко Челябинский политехнический институт итл-:Ленинскогокомсомола(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ВЕНТИЛЯМИ 1 ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к устройст=вам преобразовательной техники и может быть использовано в Формирователях импульсов управления тиристорами.Известно устройство для запускатиристора, в котором источник постояннОго. напряжения через переход коллектор-эмиттер транзистора подключен к управляющему переходу тиристора 13.Недостатком известного устройства является зависимость тока управления от величины сопротивления управляющего перехода тиристора, что вызывает необходимость увеличения тока управления для надежного включения ти" ристора и ведет к возрастанию потерь в устройстве.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления полупроводниковыми вентилями, содер" жащее источник постоянного напряжения, связанный через стабилизатор тока, импульсный трансФорматор, база-коллекторные переходы транзисторов с блоком управления, управляемый ключ, соединенный со стабилизатором тока, один вход управляемого ключа подключен к блоку управления, другой - к релейном; элементу, а выход - к датчику набурякения, выход которого соединен с релеиным элементом, а два его входа - с блоком управления и со стабилизатором тока, эмиттеры транзисторов объединены и подключены к блоку управления 2),Недостатком этого устройства является ограниченность его Функцио нальных возможностей, которая выражается в том что импульсы управления, поступающие от блока управления на базы группы транзисторов должны быть сдвинуты по Фазе друг относительно друга и не должны иметь интервалов времени, если импульсы управления поступают на базы транзисторов одновременно. Подача управляющих импульсов от блока управления на базы: группы транзисторов, сдвинутых по Фазе и имеющих интервалы времени в этом случае принципиально невозможна, так как для этих моментов времени не выполняется условие питания управляющих переходов от стабилизатора тока, Когда управляющие импульсы поступают на базы транзисторов одновременно,ток стабилизатора тока делится между двумя управляющими электродами в соответствии с входными характеристиками вентилей. Устройство может обеспечитьнадежное управление, например, трехфазнай нулевой схемой выпрямления инеприменимо для управления трехфазной мостовой схемой выпрямления.Цель изобретения - расширениефункциональных возмокностей устройства,Поставленная цель достигается тел,что устройство для управления полупроводниковыми вентилями снабженодополнительными группой транзисторовпротивоположной проводимости, импульсными трансформаторами, управляемымключом, датчиком напряжения и релейным элементом, причем источник напряжения связан через стабилизатор тока, дополнительные импульсные трансформаторы, база-коллекторные переходыдополнительных транзисторов с блокомупранления, змиттеры транзисторовпервой и дополнительной групп .объединены и подключены к блоку управления, 2 Одополнительный управляемый ключ выходали подключен к стабилизатору тока и к общей точке датчиков напряжения, подключенной к блоку управления,входы дополнительного управляемого 25ключа подключены к блоку управленияи к дополнительному релейному элементу вход которого соединен с дополнительным датчиком напрякения.Существует другой вариант выпол- ЗОнения устройства, в которол поставленная цель достигается тем, что оноснаб:кено И дополнительными группамиуправляемых ключей, И группами импульсных трансформаторов, И управляемыии ключами, И релейными элементамии И датчиками напряжения, причем Идополнительных управляемых ключейсоединены последовательно и включены между основным управляемым ключом 4 Ои стабилизатором тока, И дополнительных датчиков напряжения соединеныпоследовательно и включены между основным датчиком напряжения и стабилизатором тока, и групп управляемыхключей соединены через импульсныетрансформаторы последовательно ивключены между общей точкой импульсных трансформаторов и стабилизатором тока, при этом общие точки им.пульсных трансформаторов и управляемого ключа с датчиком напряженияобъединены.На фиг. 1 представлено устройство, первый вариант.Устройство содержит источник 1 55постоянного напряжения, связанныйчерез стабилизатор 2 тока, цепиэмиттер-коллектор группы транзисторов 3 5 и импульсные трансформаторы 6"8 связанные с управляющими пе- щреходами вентилей 9-11, управляемыйключ 12, шунтирующий группу транзисторов с импульсными трансформаторами, связанный с блоком 13 управления, датчиком 14 напряжения и релейным элементом 15. В цепь ме кду стабилизатором тока и управляемым ключом включена,цополнительная группатранзисторов 16-18 противоположнойпроводимости шунтирования дополнительным управляемыл ключом 25, связанным с блоком управления и черезрелейный элемент 26 - с датчиком напряжения 27, включенным параллельноключу и импульсные трансформаторы19-21, связанные с управляющими переходами вентилей 22-24. Устройство (первый вариант) работает следующим образом.Блок 13 управления поочередновключает транзисторы 3-5 и независимо от них включает поочередно транзисторы 16-18, которые работают включевом режиме. Поскольку в группахтранзисторон обратной проводимости(транзисторы 3-5) и прямой пронодимости (транзисторы 6-18) всегда естьзамкнутые ключи, стабилизированныйток поступает от стабилизатора 2 тока через импульсные трансформаторына управляющие переходы соответствующих тиристоров. При этом управлениетиристорами осуществляется в режимеисточника тока без применения линейных ограничивающих сопротивлений и линейного режима транзисторон,При пропадании управляющих импульсов какой-либо группы транзисторов,например, 3-5, ключи этой группы запираются, На транзисторах 3-5 и им"пульсных трансформаторах 6-8 возникает перенапряжение, которое через датчик 14 напряжения и релейный элемент15 вызывает включение управляемогоключа 12. Напряжение на этой группетранзисторов 3-5 и импульсных трансформаторов 6-8 падает, релейный элемент 15 возвращается в исходное состояние, управляемый ключ 12 размыкается. Система работает как стабилизатор напряжения и поддерживает напряжение на группе транзисторов 3-5и импульсных трансформаторов 6-8,При этом ток стабилизатора 2 токане прерывается и работа группы транзисторов 16-18, на которые поступают управляющие импульсы, обеспечинается. При ноэобновлении подачи очередного управляющего импульса от блока 13 управления один иэ транзисторов 3-5 включается, напряжение на зажимах датчика 14 напряжения падаети управляемый ключ 12 выключается.При стабилизации напрякения нагруппе транзисторов 3-5 и импульсныхтрансформаторах 6-8 управляемый ключ12 непрерывно включаетсяи выключается, что несколько увеличивает потери. На время паузы в подаче импульсовот блока 13 управления можно от негоже подавать открывающий импульс науправляемый ключ 12. При этом сокоащается количество его переключенийи уменьшаются потери в нем, В этомслучае сигнал от датчика 12 напряжения обеспечивает защиту .группы транзисторов 3-5 от каких-либо нарушений,например, при прекращении подачи открывающего импульса от блока 13 управления на вход управляемого ключа12.При попадании управляющих импульсов с группы транзисторов 16-18 ключи этой группы запираются, На тран:зисторах 16-18 и импульсных трансформаторах 19-21 возникает перенапряжение, которое через датчик 27 напряжения и релейный элемент 26 вызываетвключение управляемого ключа 25.Далее схема работает аналогично описанной. При этом ток стабилизатора2 тока не прерывается и нормальнаяработа группы транзисторов 3-5 обеспечивается.На фиг. 2 представлено устройство, второй вариант.Устройство содержит источник 1постоянного напряжения, связанный через стабилизатор 2 тока, основнуюгруппу управляемых ключей 3 и 4 иимпульсные трансформаторы 5 и .б суправляющими переходами вентилей 7и 8, управляемый ключ 9, шунтирующийстабилизатор тока, связанный с блоком 10 управления, датчиком 11 напряжения и релейным элементом 12.,Вцепь между стабилизатором тока и дополнительным управляемым ключомвключены последовательно И дополнительных групп управляемых ключей13, 14,13 +И, 14+и с илпульсными трансформаторами 15, 16,15+И, 16+И, шунтированных дополнительными управляемыми ключами 1717+И, связанными с блоком управления,через релейные элементы 18,18+ И -с датчиками 19,19+ М напряжения,включенными параллельно дополнительным ключом,Для потенциальной развязки управляемых ключей 17, 17+ И в блоке.управления предусмотрены ячейки потенциальной развязки, через которыеключи 1717+И связаны с блокомуправления (на чертеке не показаны)Устройство (второй вариант) работгет (при и = 1) следующим образомБлок 10 управления поочередно замыкает ключи 3 и 4 и независимо отних замыкает поочередно ключи 13 и14 в каждой из групп управляемых ключей. Поскольку в каждой группе всегда есть замкнутые ключи, стабилизированный ток поступает от стабилизатора 2 тока через импульсные трансформаторы на управляющие переходысоответствующих тиристоров. При этомуправление тиристорами осуществляется в режиме источника тока.При попадании управляющих импуль.сов какой-либо группы управляемых ключей, например, 3 и 4, ключи этойгруппы размыкаются. На ключах 3 н 4и импульсных трансформаторах 5 и бвозникает перенапряжение, котороечерез датчик 11 напряжения и релейныйэлемент 12 вызывает включение управляемого ключа 9. Напряжение на этойгруппе ключей 3 и 4 и импульсныхтрансформаторах 5 и б падает, релейный элемент 12 возвращается в исходное состояние, управляеьый ключ 9размыкается. Система работает какстабилизатор напряжения и поддерживает напряжение на группе 3 и 4 и импульсных трансформаторов 5 и б, Приэтом ток стабилизатора 2 тока непрерывается и работа остальных основных групп ключей, на которые поступают управляющие импульсы, обеспечивается. При возобновлении подачи очередного управляющего импульса от20 блока 10 управления один иэ ключей3 и 4 замыкается, напряжение назажимах датчиков 11 напря;кения падает и управляемый ключ 9 выключается.При стабилизации напряжения на25 группе ключей 3 и 4 и импульсныхтрансформаторах 5 и б управляемыйключ 9 непрерывно включается и выключается, что несколько увеличиваетпотери. На время паузы в подаче ии 3 р пульсов от блока 10 управления можноот него жв подавать открывающий импульс на управляемый ключ 9. Приэтом сокращается количество его переключений и уменьшаются потери в нем. З 5 В этом случае сигнал от датчика 11напряжения обеспечивает защиту группы ключей 3 и 4 от каких-либо нарушений, например, при прекращении подачи открывающего импульса от блока10 управления на вход управляемого 4 О ключа 9, При пропадании упрачляющихимпульсов с основных групп управляемых ключей 13 и 14 ключи этой группызапираются. На группе основных управляемых ключей 13 и 14 возникает пере напряжение, которое через датчик 19напряжения и релейный элемент 18 вы"зывает включение управляемого ключа17. Дальше схема работает аналогичноописанной ранее. При этом ток стаби 5 р лизатора тока 2 не прерывается и нормальная работа управляемых ключей,накоторые поступают управляющие импульсы от блока 10 управления,обеспечивается.5Таким образом, включение транзисторов обратной проводимости в первом.варианте устройства для управленияполупроводниковыми ключами и включение И дополнительных групп управляе"мых ключей, датчиков напряжения и ре О лейных элементов с дополнительнымиключами во втором варианте устройст"; ва позволяет расширить его Функциональные возможности, применить дляуправления любыми схемами преобразо" 65 вателей: выпрямителями (нулевыми,мос909771 Формула изобретения 5 0 15 25 30 33 40 товыми, с групповым соединением вентилей), инверторами, непосредственнымн преобразова гелями частоты и др. 1. Устройство для управления полу" проводниковыми вентилями, содержащее источник постоянного напряжения, связанный через стабилизатор тока, импульсный трансформатор, база-коллекторные переходы. транзисторов с блоком управления, управляемый ключ, соединенный со стабилизатором тока, причем один вход управляемого ,ключа подключен к блоку управления, ,другой - к релейному элементу, а выход - к датчику напряжения, выход которого соединен с релейным элементом, а два его входа - с блоком управления и со стабилизатором то ка, эмиттеры транзисторов объединены и подключены к блоку управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расШирения Функциональных воэможностей, оно снабжено дополнительными группами транзисторов противоположной проводимости, импульсными трансформаторами, управляемым ключом, датчиком напряжения и релейным элементом, причем источник напряжения связан через стабилизатор тока, дополнительные импульсные трансформаторы, база-коллекторные переходы дополнительных транзисторов с блоком управления, эмиттеры транзисторов первой н дополнительной групп объединены и подключены к блоку управления, дополнительный управляемый ключ выходами подключен к стабилизатору тока и к общей точке датчиков напряжения, подключенной к блоку управления, входы дополнительного управляемого ключа подключены к блоку управления и к дополнительному релейному элементу, вход которого соединен с дополнительным датчиком напряжения. 2. Устройство для управления полупроводниковыми вентилями, содержащее источник постоянного напряжения,связанный через стабилизатор тока,группу управляемых ключей и импульсные трансформаторы с управляющимипереходами вентилей, управляемыйключ, подключенный к стабилизаторутока, блоку управления и через релейный элемент к датчику напряжения,соединенному со стабилизатором токаи с группой управляемых ключей, управляющие входы которых подключенык блоку управления, выходы управ-ляемого ключа и датчика напряженияобъединены, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения Функциональных возможндстей, оно снабжено И дополнительными группами управляемых ключей, И группамн импульсных трансформаторов, И управляеьаямиключами, ) релейньвюи элементами иИ датчиками напряжения, причем и дополнительных управляемых .ключей соединены последовательно и включены между основным управляемым ключоми стабилизатором тока, И дополнительных датчиков напряжения соединеныпоследовательно и включены между основным датчиком напряжения и стабилизатором.тока, И групп управляемыхключей соединены через импульсныетрансформаторы последовательно ивключены между общей точкой импульсных трансформаторов и стабилизаторомтока, при этом общие точки импульсных трансформаторов и управляемогоключа с датчиком напряжения объединены. Источники информации,принятые внимание .при кспертизе 1. Патент США Р 576083,кл. Н 02 М 1/08, 1977. 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2800649/24-07,кл. Н 02 М 1/08, 1979.909771 Составитель О.НаказнаяФролова Техред М.Гергель Корректор МДемчи едак о ак 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проектная,4 908/7 б Тираж 719 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра