Устройство для формирования импульсов управления

Устройство для формирования импульсов управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

л

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCRQhAY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11Ц 548926

Союз Советских

Социалисти 1еских

РЕСи,f1ñè (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 29.01.73 (21) 1882004/07 (51) М. Кл."- H 02М 1, 08

11 02Р 13/16 с присоединен11елi заяВ! .и ¹

Государствеииыд IloûIITo;

Совета Иии тс:-; СГ по делаю изе"„- талий и открытий (32) Приоритет

Оп; ОликОВаио 28.02,77. Бlол;1с Гонь № 8 (53) УДК 621.316.727 (088.8) Дата опубликования описан: я 10.03.77 (72) А!1торь! изобретения

В. Г. Спув и В. Ф. Баракаев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для формирования пмпульсов управления последовательно соединенными тиристорами высоковольтных преобразователы-:ых блоков, и предназначено для использования в следящих системах управления.

Формирователь импульсов управления (ФИУ) является конечным звеном в цепи системы управления, назначением которого является формирование импульсов управления с параметрами, обеспечивающими наивыгоднейший процесс включения силовых тиристоров.

Для этого импульсы управления должны иметь высокую скорость нарастания тока (до

3 — 5 а/мк сек) и значительную амплитуду тока (до 3 — 5а) на начальном участке.

Для обеспечения уверенного вкл!счения TIIристоров величина тока должна быть не менее

0,8 а на остальном участке импульса.

Длительность импульса управления при наличии следящей системы (ДНН и БЛ) должна превышать длительность половины периода колебательных процессов, возникающих в силовой цепи блока после его включения и обусловленных паразитными индуктивностями и емкостями силовой цепи. Анализ работы ВТБ в преобразовательных мостах показывает, что в этих целях длительность импульса должна быть 80 — 100 мксек.

Принцип работы следящей системы предьявляет дополнительные требования к ФИУ в части малого времени восстановления. Связано это с тем, что при работе преобразователей в режимах прерывистого тока, в частности в режиме 0 — 1, интервалы времени между следующими друг за другом переходами напряжения на ВТБ через нуль От отрицательных к положительным значениям определяются параметрами элементов преобразователей и могут быть различными для разных преобразователей. Для обеспечения возможности использования В ВысокоВольтных тир!:сторных блоках, работающих в преобразователях с лю15 быми параметрами элементов, к ФИУ предьявляется требование постоянной готовности и работе и способности формировать управляющий импульс сразу же после окончания предыдущего управляющего импульса.

20 Питание ФИУ целесообразно осуществлять

Отбором мощности, протекающе 1 no uenn geлителя напряжения по тиристорам ВТБ. Такой способ питан.!я ФИУ является наиболее рациональным, так как не требует введения до25 полнительных цепей в cYe:„ó ВТБ. Однако возможности такого способа питачия ограничены

Величинои Toåÿ, протека!Оlцего по цепи делителя. Увеличение тока в испи делителя пр;!водит к увеличеншо рассеиваемой мо.циости на

30 резисторах, что усложняет проблему охлажде548926 иия ВТБ. Поэтому величины сопротивлений резисторов нежелательно выбирать шике тех значений, которые требуются для целей деления напряжения (обычно эта величина составляет 12 — 20 ком).

Как показыва!от расчеты, величина тока в цепи делителя в нормальных рехкимах ВТБ (выпрямительном или иивсрторном) составляет 15 — 25 ма. Среднее зпа !сн.,с тока управления при амплитуде импульса = — 1,5а и длительности t„= — 100 мкс составляет:

1и 1ц 1, 5 1ОО. 10 — 6 о, .— -0,007о 10 =-/,5 ь!а; при этом имеется в виду нормальный режим работы ВТБ, при котором прерывистые токи отсутствуют и за период требуется один импульс управления. E(a«видно, в этом случае питание ФИУ обеспечено с небольшим запасом (в расчете не учтен к.п.д. ФИУ). Однако этот баланс нарушается, как только нарушается установившийся режим работы ВТБ (изменение иглов зажигания в сторону увеличения и т. д.) и за период требуется не один, а несколько импульсов управления. Облегчающим обстоятельством является ограниченное время переходных процессов (менее 1 сек).

За это время питание ФИУ мо>кет быть осуществлено от энергонакоиителсй (например, конденсаторов большой емкости) .

1(ак видно из приведенного примера, энергетические запасы питания ФИУ весьма малы и имеются только в случае полного использования всех гармонических составляющих тока цепи делителя и достаточно высокого к.п.д.

ФИУ.

Другая особенность способа питания ФИУ заключается в том, что ВТБ должен работать как в выпрямительном, так и в инверторном режиме, при этом в выпрямительном режиме к блоку прикладывается в основном обратные напряжения, а в инверторном — пря!ые. Поэтому схема ФИУ должна быть построена так, чтобы обеспечивалось ее питание в обоих режимах с использованием всех гармоник тока.

Известны схемы формирования импульсов, с использованием энергонакопителей, разряжающихся через ключ на цепь управления тиристоров.

В частности, известны системы управления высоковольтными тиристорными блоками, питание которых осуществляется отбором мощности от силовой цепи ВТБ через выпрямительный мост. Использование такой схемы питания нежелательно, так как требу.ет применения либо импульсного трансформатора в цепи управления тиристора либо трансформатора в цепи питания ФИУ. Однако оба эти варианта непригодны, так как в первом случае импульсный трансформатор уменьшает скорость нарастания тока управления и снижает к.п.д. и быстродействие ФИУ, а во втором— не используется постоянная составляющая тока делителя, имеющая значительную величи5

1О

2О

25 зо

4О

6О

65 ну, и должен быть применен довольно сложный трансформатор.

B отличие от известных предлагаемая схема

ФИУ обеспечивает питание как в выпрямитсльном, так и в инвсрториом режи;!е без применения трансформаторов и при достаточно высоких к.п.д. и быстродействии.

Это достигастся тем, что в предложенном уст !ойстве применены два накопительных кои;!o!, !!т(гра, вялio" снных соотвстственно в lioг!ь управлгпощего электрода силового тир!котора и в цс !ь, (Il) íòèðóioï;óþ т;!ристор, и разря>каюшихся через общий ключ, причем в цепь управляющего электрода включена дополиительIIo ускоряю!цая RC-цепочка.

Для подачи отрицательного смещения иа у:!равляю!ций электрод силового тиристора, с целью увеличения допустимых скоростей нарастания прямого напряжения в схему формирователя введены дополнительно диоды, соединенные последовательно между собой и включенные параллельно ключу, причем шунтирующая цспь последующего тиристора силовой цепи подключена не непосредственно к его аноду, а к точке соединения указанных диодов. Параллельно резистору шунтирующей цепи включен конденсатор.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого формирователя; на фиг. 2 то жс с отрицательным смещсш!см управляющего электрода; на фиг. 3 — форма импульсов и их параметры.

Для обеспечения питания в выпрям:!тельном и инверторном режи:!ах работы ВТБ в схеме

ФИУ имеется два энергоиакопителя — конденсаторы С! и С . Г1ри прямом напряжении на

ВТБ заряжается конденсатор С> через резистор Я! и диод О!. При отрицательном напряжении заряжается конденсатор С! через диод

D>, резистор R, диод D3 и резистор Rl. Таким образом, независимо от режима работы ВТБ в формирователе оказывается заряженным хотя бы один энергонакопитель. При отпирании тиристора D4 для конденсаторов С! и С образуется общая цепь разряда, включающая управляющий переход силового тиристора.

Включение тиристора 04 осуществляется импульсами, поступающими с блока импульсных трансформаторов. Выключение благодаря спаданшо анодного тока в диоде в связи с перезарядом контура, образованного дросселем

Др п конденсатором Сз. Резистор R огран!ичивает ток разряда конденсаторов С! и С:, 1(онденсатор С! служит для получения пика в начале импульса управления, что ускоряет процесс включения силового тиристора и увеdt личивает его устойчивость к большим — .

dt

Параметры импульсов управления, полученные на макетном образце формирователя, показаны на фиг. 3. Время восстановления формирователя столь мало, что повторяющиеся импульсы управления могут сливаться.

Схема ФИУ, показанная на фиг. 2 отличается от схемы описанной выше, тем, что она обес548926 печивает подачу отрицательного смещения на управляющий электрод силового тирпстора и тем самым позволяет увеличить допустимые скорости нарастания прямого напряжения на тиристоре. Эта схема содержит энергонакопительные конденсаторы Ci и С, тпристорный ключ D4 с запирающим 1 С-контуром (С-. Др) и КС-цепочку (RzC4), включенную последовательно с управляющим электродом тиристора, назначение и принцип работы которых совпадают с аналогичными узлами, показанными на фиг. 1. Дополнительными элементами схемы являются диоды D:, Р, конденсатор С> и стабилитрон D-,. Диоды D; и D обеспечивают протекание тока заряда конденсаторов С> и С через управляющий переход тиристора Т в обратном направлении. При прямом напряжении на тиристоре Т ток заряда протекает по цепи RI, D, С, управляющий электрод тиристора Tz, Ci, D;. При обратном напряжении—

Du, С, управляющий переход тиристора TzRz

Сь D>, RI. Таким образом, для создания о7р ицательного смещения на управляющем электроде тиристора используется тот же ток, который заряжает энергонакопительные конденсаторы Ci и С>, при этом не требуется введения в схему дополнительных энергонакопителей и цепей их заряда и вследствие этого повышается к.п.д. ФИУ с отрицательным смещением. Для увеличения тока смещения на управляющем электроде тиристора в моменты крутых скачков напряжения параллельно резистору RI подключена ускоряющая емкость

С5. Для защиты управляющего перехода тиристора от обратных напряжений, величина которых превосходит предельно допустимые значения, параллельно управляющему электроду подключен стабилитрон 0;. Диод D< предотвращает шунтирование управляющего электрода стабилитроном D-, в момент подачи управляющего импульса, Формула изобретения

1. Устройство для формирования импульсов управления, например, для цепочки из и-последовательно соединенных тирпсторов высоковольтного преобразовательного блока, питающееся посредством отбора мощности от силовой цепи, и содержащее и формирователей импульсов, каждый пз которых имеет два накопительных конденсатора, разряжающихся на цепь управления соответствующего силовоIo тпрпстора через дополнительный тиристорный ключ и включенный параллельно ему колебательный 1 С-контур, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, к.п.д. и быстродействия прп работе блока как в выпрямительном, так и в пнверторном режимах, каждый пз накопительных конденсаторов формирователя подключен через диоды соответственно управляющему электроду силового тпрпстора и к резпстпвной цепи, шунтирующей тпрпстор со стороны его катода, причем дополнительный ключ включен между указанными конденсаторами, а в цепь управляющего электрода силового тпрпстора включена ускоряющая RC-цепочка.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения допустимых скоростей нарастания прямого напряжения, параллельно дополнительному тирпсторному ключу включена цепочка пз двух последовательно соединенных диодов, к точке соединения которых подключен анод тирпстора шунтпрующей цепи последующего силового тириоТоРВ o7oI, I1Plih03I па17а77с7biio P03IIcToP) шунтирующей цепи включен конденсатор, а параллельно управляющему переходу силового тпристора — стабплптрон.

548926

5а

Составитель Ю. "àåâà

Корректор H. Аук

Редактор В. Левятов

Текред Л. Гладкова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 359/12 Изд. № 248 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4, 5