Устройство для управления запираемым тиристором

(71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроенияХарьковского завода "Электротяжмаш" им.В,И.Ленина(53) 621.131.6.727 (088,8)56) Бецольд К-Х. и др. Применение выключаемых тиристоров на электроподвижномсоставе. "Железные дороги мира", 1987, йг7, с. 17-23.Дацковский Л.Х., Козлов В.С., КрасновВ.Е., Роговой В.И. Новые тенденции в раз-.витии частотно-регулируемого асинхронного электропривода средней мощности.Обзорная информация, М., Информэлектро,1985, сер. 08, "Комплектные устройства управления электроприводами. Электропривод", вып, 5, с, 13 - 23,Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для включения и отключения тиристора, запираемого по цепи управления,Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.На фиг. 1 - 5 представлены варианты схем выполнения: на фиг. б - 9 - диаграммы импульсов, иллюстрирующие их работу.На фиг. 1 представлен вариант исполнения устройства для управления запираемым тиристором, Устройство подключено к управляющему электроду и катоду запираемого тиристора 1 и к положительному полюсу 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАПИРАЕМЫМ ТИРИСТОРОМ157) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для включения и отключения двухоперационных тиристоров, целью изобретения является повышение надежности работы устройства, указанная цель достигается введением диода 12, который после отключения ключа 4 создает контур для тока размагничивания дросселя 7, в результате чего запирается тиристор 1, 5 з.п. ф-лы, 9 ил. и отрицательному полюсу 3 источника питания. Отрицательный полюс 3 соединен с катодом запираемого тиристора 1, Устройство содержит полупроводниковый ключ, в качестве которого может быть использован, например, транзистор 4, ограничивающий ток включения и удержания резистор 5, включенный между транзистором 4 и управляющим электродом запираемого тиристора 1, дроссель б с разрядной 7 и вспомогательной 8 обмотками, соединенными последовательно и согласно, начала которых обозначены точками, разрядный 9 и вспомогательный 10 резисторы, соединен 1674328ные последовательно с соответствующими обмотками дросселя 6, согласующий резистор 11, подключенный к управляющему электроду и катоду запираемого тиристора 1, разрядный диод 12, включенный между управляющим электродом запираемого тиристора 1 и общей точкой соединения обмоток 7, 8 дросселя 6, и блок управления 13, ,вырабатывающий сигнал управления 1 транзистором 4.Устройство, представленное на фиг, 1, работает следующим образом.Блок 13 вырабатывает сигнал 1, поддействием которого транзистор 4 включается и остается включенным на протяжении времени 1 действия сигнала 1 (фиг, 6), По цепи положительный полюс источника 2 - транзистор 4 - резистор 5- управляющий переход запираемого тиристора 1 отрицательный полюс 3 протекает ток 1 ь включения запираемого тиристора 1, который в дальнейшем удерживает его во включенном состоянии. По цепи положительный полюс 2 - транзистор 4 - резистор 10 - дроссель 6 - резистор 9 - отрицательный полюс 3 протекает ток заряда дросселя 6, По окончании сигнала транэистоо 4 отключается, ток из обмотки 8 трансформируется в обмотку 7 и замыкается по цепи обмотка 7 - резистор 9 - управляющий переход запираемого тиристора 1 - диод 12 - обмотка 7. Разрядный ток, амплитуда которого 1, протекает через управляющий переход запираемого тиристора 1 в обратном направлении, в результате чего тот отключается, Часть разрядного тока дросселя 6 замыкается в контуре обмотка 8 - диод 12 - резистор 5 - резистор 10 - обмотка 8, Доля этой части тока обычно незначительна, так как величина сопротивлений резисторов 5 и 10 значительно больше величины сопротивления резистора 9 и управляющего перехода запираемого тиристора, По истечении периода повторения Т процессы повторяются.Отличие схемы, изображенной на фиг.2 от схемы по фиг. 1 - наличие дополнительного источника постоянного напряжения, положительный полюс 14 которого подключен к катоду запираемого тиристора 1 через дополнительный резистор 15, а отрицательный полюс 16 подключен к управляющему электроду запираемого тиристора 1 непосредственно, Дополнительный источник выполнен аналогично основному.Устройство, изображенное на фиг, 2, работает аналогично устройству на фиг, 1, Отличие в том, что после окончания импульса тока отключения по цепи положительный полюс 14 - резистор 15 - управляющий переход запираемого тиристора 1 - отрицательный полюс 16 протекает ток 1, удерживающий запираемый тиристор в отключенном состоянии (фиг. 7).Введение дополнительных источника ирезистора не вносит существенного усложнения в устройство.На фиг. 3 представлен вариант устройства для управления запираемым тиристором с вспомогательным полупроводни-,10 ковым ключом, в качестве которого использован транзистор 17, включенный последовательно с цепочкой вспомогательных резистора 10 и обмотки 8 дросселя 6, Управление вспомогательным транэисто 15 ром осуществляется сигналом 1, вырабатываемым блоком 13, Начальная фаза сигналасмещена относительно начальной фазысигнала 1,управляющего основным транзистором 4, см, диаграмму на фиг. 8, где рас смотрен случай с отстающим фазовымсмещением 1 относительно 1. Кроме того, первоначальная схема устройства может быть дополнена конденсатором 18 и зарядным резистором 19, предназначенными для 25 формирования импульса включения запираемого тиристора, амплитуда в которого превышает ток удержания 1 запираемого тиристора во включенном состоянии,Работа устройства по фиг. 3 протекает 30 следующим образом.В исходном состоянии транзисторы 4 и17 отключены, конденсатор 18 заряжен по цепи положительный полюс 2 источника питания - резистор 19 - конденсатор 18 - 35 отрицательный полюс 3 источника питаниядо напряжения источника питания, При включении транзистора 4 конденсатор 18 разряжается по цепи конденсатор 18-транзистор 4 - резистор 5 - управляющий пере ход запираемого тиристора 1 - конденсатор18 до напряжения, определяемого делителем, образованным из резисторов 19 и 5 и управляющим переходом запираемого тиристора с согласующим резистором 11. Ам плитуда разрядного тока 1, конденсатора 18превышает установившееся значение токав в цепи положительный полюс 2 - резистор 19 - транзистор 4 - резистор 5 - управляющий переход запираемого тиристора 1 - от рицательный полюс 3. Часть тока источникаответвляется в цепь диод 12 - обмотка 7 - резистор 9, благодаря чему дроссель 6 частично запасает энергию. Под действием импульса в запираемый тиристор 1 55 включается, а под действием импульса 1 вудерживается во включенном состоянии, С задержкой с 17 включается транзистор 17.По цепи положительный полюс 2 - транзистор 17 - резистор 10 - дроссель 6 - резистор 9 - отрицательный полюс 3 протекает10 15 20 25 3035 40 50 токв,в результате чего дроссель 6 получает требуемый запас энергии в полном объеме,По истечении времени 11 от начала включения транзистора 4 он и транзистор 17 отключаются, Дроссель 6 разряжается по цепи обмотка 7 - резистор 9 - управляющий переход запираемого тиристора 1 - диод 12 - обмотка 7, создавая импульс 1 О отключения запираемого тиристора 1, Конденсатор 18 заряжается, схема готова к повторному включению,На фиг. 4 представлен вариант исполнения устройства для управления запираемым тиристором, отличающийся наличием дополнительных элементов, аналогичных основным, а именно наличием дополнительного источника питания постоянного напряжения с полюсами положительным 14 и отрицательным 16, дополнительного дросселя 20 с разрядной 21 и вспомогательной 22 обмотками, дополнительных резисторов -ограничивающего 15, разрядного 23, вспомогательного 24, дополнительного разрядного диода 25, дополнительного полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 26, Дополнительные элементы. соединены по схеме, аналогичной основной, оговоренной в первом пункте формулы. отличающейся от нее только подключением к управляющему переходу запираемого тиристора 1. Если основная схема подключена к управляющему переходу в прямом направлении, то дополнительная схема подключена к управляющему переходу в обратном направлении.Идентичность соединения основных и дополнительных элементов обеспечивает идентичность их работы в устройстве по фиг. 4. Работают основные и дополнительные элементы поочередно (см, диаграммы на фиг. 9), что задается действием в противофазе сигналов управления 1 - основным транзистором 4 и 1 - дополнительным транзистором 26. Основные элементы формируют импульсы 1 о - отключения запираемого тиристора 1 и 1 в - удержания его во включенном состоянии согласно описанию работы схемы по фиг. 1, дополнительные элементы аналогичным образом формируют импульсы 18 - включения запираемого тиристора 1 ио удержания его в отключенном состоянии,Введение дополнительных элементов устройства делает его универсальным, способным формировать разнообразные импульсы управления запираемымтиристором.На фиг. 5 представлен вариант исполнения устройства для управления запираемым тиристором с наличием отсекающего диода 27 в цепи органического резистора 5, Работа схемы по фиг. 5 аналогична работе схемы по фиг. 1. Отличие заключается в отсутствии в схеме по фиг. 5 части разрядного тока дросселя 6 в резисторах 5 и 10.Отсутствие дополнительного разряда дросселя снижает потери, что имеет значение для мощных устройств управления запираемым тиристором,Формула изобретения1. Устройство для управления запираемым тиристором, содержащее дроссель, один вывод обмотки которого связан с первым выводом первого резистора, второй вывод которого предназначен дляподключения к катоду запираемого тиристора, источник питания, второй резистор, первый вывод которого связан с другим выводом обмотки дросселя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, обмотка дросселя выполнена со средней точкой, введены третий резистор и диод, катод которого соединен с средней точкой обмотки дросселя, а анод связан с первым выводом третьего резистора и предназначен для подключения к управляющему электроду тиристора, блок коммутации, обеспечивающий подключение вторых выводов второго и третьего резисторов к поло;(ительному выводу источника питания, отрицательный вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора, причем управляющий вход блока коммутации подключен к блоку управления.2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю ще ес я тем, что блок коммутации выполнен в виде полупроводникового ключа, один силовой вывод которого соединен с положительным выводом источника питания, другой силовой вывод соединен с вторыми выводами второго и третьего резисторов, а управляющий вход использован как управляющий вход блока коммутации.3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введены дополнительныйрезистор и дополнительный источник питания, отрицательный вывод которого соединен с анодом диода, а положительный вывод - через дополнительный резистор - свторым выводом первого резистора4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок коммутации выполнен в виде первого и второго полупроводниковых ключей, первые силовые выводы которыхсвязаны с положительным выводом источником питания, вторые силовые выводы соединены с вторыми выводами второго и третьего резисторов соответственно, а управляющие входы использованы в качестве управляющего входа блока коммутации, 1674328причем блок управления выполнен с обеспечением подачи импульсов управления на управляющие входы первого и второго полупроводниковых ключей с фазовым сдвигом.5,Устройство по п.1,отл ича ю щеес я тем, что первый вывод третьего резистора связан с анодом диода через дополнительный диод.6, Устройство по п.1, отл и ча ющее- С я тем, что введены четвертый, пятый и иестой резисторы, дополнительный дроссель, дополнительный источник питания,дополнительный диод и дополнительный блок коммутации, соединенные аналогично первому, второму и третьему резисторам, дросселю, источнику питания, диоду и блоку 5 коммутации, причем анод дополнительногодиода соединен с вторым выводом первого резистора, анод диода соединен с вторым. выводом четвертого резистора, а блок управления выполнен с обеспечением подачи 10 импульсов управления на дополнительныйблок коммутации в противофазе с импульсами управления основного блока коммутации.1674328 17 Ц 3 ог ца 8 Составитель АХисел Техред М.Моргентал орректор М.Максимиши Е.Зубие Ре аказ 2933 Тираж 377 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина