Устройство для формирования импульсов управления тиристорами

Устройство для формирования импульсов управления тиристорами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()546067

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.12;74 (21) 2084123/07 с присоединением заявки № 2087054/07 (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.02.77. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 24.02.77 (51) М.Кл. Н 02 М 1/08

Н 02 P 13/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. H. Горбань, В. С. Лукьянов и В. И. Обухов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ

Предлатаемое устройство для формирования импульсов управления тиристорами предназначено для использования в полулроводниковых преобразователях энергии различного назначения, в частности,в мощных тиристорных преобразователях электровозов переменного тока.

Широко известны различные типы устройств для формирования импульсов управления тиристорами, применяемых в тиристорных преобразователях. Некоторые из них основаны на принципе заряда ем кости в один полупериод питающего напряжения и разряда этой емкости через импульсный трансформатор в другой полупериод (1, 2). Характерным признаком таких устройств является применение тиристоров в качестве ключевых элементов и грутвповых импульсных т|рансформаторов с несколькими вторичными обмотками, основными недостатками которых является отсутствие защиты силовых тиристоров и сложность применения тиристоров .в цепях постоянного тока.

В выходном усилителе на транзисторах (3) имеются три выходных,каскада, транзисторы которых получают импульсы от импульсных трансфор маторов, включенных в предварительный каскад. Каждый выходной каскад имеет свой блок питания, в котором имеется два источника, причем напряжение первого источника больше второго.

Однако этот выходной усилитель для управления параллельно и последовательно соединенных тиристоров недостаточно надежен в работе и не может быть использован в преобразовательных установках.

Общее число тиристоров, управляемых от, одного выходного каскада, ограничено пре1Ц дельным коллекторным током т1ранзистора. Ог, одного выходного каскада управляют параллельно соединенными тиристорами одного ряда. При этом число последовательно соединенных тиристоров в одном плече преобразо15 вательной установки опрвделяет количество выходных каскадов B выходном усилителе.

При выходе из строя одного каскада (например, вследствие пробоя транзистора) в то время, как два других каскада продолжают ра ботать, в силовой схеме все напряжение плеча будет приложено к тому ря ду тнристоров, выходной каскад которых, вышел из строя.

В результате неизбежен выход из строя силоBbJx тиристоро|в .преобразовательной установки.

Для повышения надежности преобразовательного устройства за счет обеспечения защиты силовых тиристоров плеча преобразовательной установки при пробое од ного транзистора с обрывом или закорачиванием коллек546067

55

65 торного перехода путем либо продолжения подачи управляющих импульсов на все силовые тиристоры плеча, либо однавременного снятия управляющих, импульсов со всех силовых тпристоров плеча в предлагаемом устройстве коллекторы последних транзисторов всех каскадов соединены между собой дополнительны Ärи диодами по кольцевой схеме.

На фиг. 1 показана принципиальная схема описываемого устройства; |на фиг, 2 другой возможный, вариант вго выполнения.

Диод 1 предназначен для заряда конденсатора 2. Кроме того, диоды 1 и 8 исключают взаимо влияние источников друг на друга.

Вторичная обмотка любого из импульсных трансформаторов 4, 5, б предназначена для угравления параллельно соединенных силовых тиристоров одного ряда плеча преобразовательной установки. Диоды 7, 8, 9 включены по кольцевой схеме и соединяют коллекторпые электроды транзисторов 10, 11, 12. Через балластный резистор 18 к источникам "".îëсоединена сигнальная лам,па 14, которая горит при исправном предохранителе 15. В схеме имеются источник 15 переменного напряжения и источник 17 постоянного напряжения, причем амплитуда напряжения источника 1б больше величины источника 17.

Принцип работы предлагаемого устройства для формирования импульсов управления в но минальном режиме следующий. В положительный полупериод напряжения источника

1б,происходит заряд, конденсатора 2 от этого источника через диод 1. В следующий полупериод напряжения источника 1б на базы транзисторов 10, Л, 12 поступают импульсы управления от,предварительного каскада, не T0êàçàííîãî на схеме фиг. 1. В момент открытия транзисторов 10, 11, 12 происходит разряд:конденсатора 2 через первичные обмотки импульсных трансформаторов 4, 5, б и транзисторы 10, 11, 12. При этом в цепях управляющих переходов силовых тиристоров плеча формируются спадающие .по экспоненте им(пульсы с амплитудой, в несколько ра". превышающей наибольший статический ток управления данных тиристоров. Когда напряжение на конденсаторе 2 при его разряде сравняется с напряжением источника 17, становится возможным протекание тока от этого источника через первичные обмотки импульсных трансформаторов 4, 5, б до момента коммутации Tp3H3H(cTotpOB. Амплитуда управляющих импульсов в это время несколько превышает:наибольший статический ток управления данных тиристоров. В следующий полупериод напряжения опять происходит заряд конденсатора 2 и т, д.

В аварийных режимах схема на ф,-. 1 работает следующим образом. В момент выхода из строя одного транзистора с закорачпзанием коллвкторного перехода, «a pèìåð транзистора 11, создается цепь к. 3. («пл:ос» источника 17, предохранитель 15, первичные обмотки трансформаторов 4, 5, 6, диоды 8 и 9, 5

1О

45 транзистор Л, «минус» источника 17), и после насыщения сердечников трансформатооов

4, 5, б одновременно прекращается пода.-.а управляющих импульсов на все силовые тири=торы плеча. Режим к. з. в данных цепях будет иметь место до момента перегорапия плавкой вставки предохранителя 15, после чего должна погаснуть сигнальная лампа 14.

В случае выхода из строя любого дру"о.-о транзистора с закорачиванием коллекторного перехода или двух транзисторов одновременно процессы в схеме предлагаемого устройства будут развиваться аналогичным образом.

В то м случае, если один,из транзисторов, например Il, вышел из строя с разрывом цепи коллектор — эмиттер, то цепь от источника 17 и |конденсатора 2 через первичную обмотку трансформатора 5 замыкается через диод 7 и транзистор 10 или через диоды 7 и

8 и транзистор 12. Вследствие этого управляющие и vIïóëüñû продолжают:поступать на силовые тиристоры всего плеча. Транзисторы 10 и 12 работают в этом режиме с некоторой перегрузкой, но схема остается поспрежнему работоспособной.

Возможен вариант:подключения источника 1б через .диод 1 и предохранитель 18 к коллектору одного из транзисторов (фиг. 2).

В схеме имеются также два источника: амплитуда напряжения источника 1б переменного тока больше налряжения источника 17 постоянноr0 тока. Диод 1;включен между источником 1б и коллекторным электродом транзистора 10 и предназначен для заряда конденсатора 2 в положительный полупериод напряжения источника 1б.

Указанная схема раоотает по следующему принципу. B тот момент, когда транзисторы

10, 11, 12 закрыты, происходит заряд конденсатора 2 от источника 15 через диоды 1, 8, 9 и первичные обмотки импульсных трансформаторов 4, 5, б, при этом ток заряда конденсатора 2 вызывает перематничивание сердечников 4, 5, б. В момент открытия транзисторов 10, II, 12 происходит разряд конденсатора 2 через первичные обмотки трансформаторов 4, 5, б и транзисторы 10, 11, 12. Когда напряжение на конденсаторе 2 сравняется с напряжением источника 17, становится возможным протекание тока от источника 17 через первичные обмотки трансформаторов 4, 5, б. Предложенные устройства обеспечивают повышенную надежность преобразовательного устройства, обеспечивая защиту,при пробое транзисторов.

Формула изобретения

Устройство для формирования импульсов управления тиристорами, содержащее несколько параллельно соединенных цепей с импульсными выходными трансформаторами и последовательно включенными с ними транзисторами, источники постоянно го и переменного напряжения, подключенные к указанным цепям через диоды, и емкость, о тлич а ю щ е е с я тем, что; с целью повышения надежности .преобразовательного устройства путем обеспечения защиты силовых тиристоров пр|и пробое одного из транзисторов, коллекторы, последних соединены между собой дополнительны|ми диодами по кольцевой схеме.

Источники информации, принятые зо внимание,при экспертизе:

1. A. А. Сакович и др. «Применение управляемых кремниевых вентилей (тиристоров) в схемах управления статическими преобразователями частоты», журнал «Электри5 чество», 1964, № 7.

2. Авт. свид. СССР № 217497, M Кл.

Н 02 М 1/02. 1968.

3. 7Курнал «ВВС вЂ” Nachrichten», 1968, № 3, 1о стр. 125 — 126, рис. 5, 7 (прототип). 7

546067 7 3 15

Составитель В. Климов

Техред Н. Сметанина

Редактор И. Шейкин

Корректор И. Симкина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 80/150 Изд, Ме 417 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5