Устройство для управления двухоперационным тиристором

 

Сущность изобретения: в нормальном режиме источники положительного 1 и отрицательного 2 напряжений через ключи 4 и 5 соответственно подключаются к управляющему электроду двухоперационного тиристора 3. Цель управления ключа 4 включена последовательно с пороговым элементом 11 и ключом 10. При отказе одного из источников напряжения срабатывание порогового элемента, а соответственно и отпирание ключа 4 не происходят, что исключает возможность отпирания тиристора при сбоях в работе устройства. При самопроизвольном отпирании тиристора происходит срабатывание датчика 13, подающего сигнал на индикатор неисправности 14. 3 ил. 7 СП Јь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<»> . Ы <»> 1 753554 А 1 (51)5 Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ =-= :-" -" ..„I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758564/07 (22) 16.11,89 (46) 07,08,92,Бюль 29 (71) Уфимский авиационный институт им,Серго Орджоникидзе (72) А.B.Èâàíoâ, M.М,Мульменко и А,М.Уржумс ко В (56) Булатов О,Г., Одынь С,В. Вентильные преобразователи на токе полностью управляемых тиристоров, Итоги и техника. Сер, Силовая преобразовательная техника, ВИНИТИ АН СССР, 1979, т.2, с.34-43, Matsuda Y.et а!. Development of PWM

Inverter Employing GTO.— lEEE Transactions

on industry Applications, 1983, v.lA-19, ¹3, р.335-342.

Булатов О.Г. и др, Мощные ключи на тиристорах, выключаемых по цепи управления.— Злектротехн. пром-сть. Сер.03. Силовая преобразовательная техника: Обзор информ.— 19886 вып,19, рис.12 с 18 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДВУХОП Е РАЦИОН Н ЫМ ТИРИ CTОPOM (57) Сущность изобретения: в нормальном режиме источники положительного 1 и отрицательного 2 напряжений через ключи 4 и 5 соответственно подключаются к управляющему электроду двухоперационного тиристора 3, Цель управления ключа 4 включена последовательно с пороговым элементом 11 и ключом 10, При отказе одного из источников напряжения срабатывание порогового элемента, а соответственно и отпирание ключа 4 не происходят, что исключает возможность отпирания тиристора при сбоях в работе устройства. При самопроизвольном отпирании тиристора происходит срабатывание датчика 13, подающего сигнал на индикатор неисправности 14. 3 ил. l753554

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам для управления двухоперационными тиристорами, и может быть использовано при соз,дании преобразователей частоты, построенных на двухоперационных (запираемых) тиристорах.

Известны устройства управления двухоперационными тиристорами, содержащие источник отпирающего и запирающего напряжений, через управляемые ключи и токоограничивающие элементы, подключенные к контактам, служащим для присоединения к управляющим выводам тиристора. Эти устройства требуют использования двух отдельных источников питания и не защищены от возможных отказов этих источников, поэтому их надежность и функциональные возможности недостаточны, Наиболее бгизким к предлагаемому является устройство управления двухоперационным тиристором, содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные согласно-последовательно, общий вывод которых использован в качестве первой выходной клеммы устройства и предназначен к одному из управляющих выводов двухоперационного тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с крайним выводом источника запирающего напря>кения через второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов. Недостатком данного устройства является его невысокая надежность и узкие функциональные возможности, что связано с отсутствием контроля исправности источников питания и самодиагностики устройства.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возмо>кностей за счет самоконтроля, самозащиты и самодиагностирования устройства.

С этой целью в устройство управления двухоперационным тиристором, содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные согласно-последовательно, общий вывод которых использован в качестве первой выходной клеммы устройства и предназначен для подключения к одному из управляющих

55 выводов двухоперационного тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с крайним выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов, введены первый и второй токоограничивающие элементы, индикатор неисправности, пороговый элемент, диод, датчик тока, и дополнительный управляемый ключ, включенный между крайним выводом источника отпирающего напряжения и первым выводом первого токоограничивающего элемента, второй вывод которого соединен с второй выходной клеммой устройства и первым выводом второго токоограничивающего элемента, второй вывод которого соединен с первым входным зажимом датчика тока, выход которого соединен с входом индикатора неисправности, а второй входной зажим, соединенный с крайним выводом источника запирающего напряжения, соединен через первый управляющий ключ с первым выводом порогового элемента, соединенным через диод с первым входным зажимом датчика тока, причем второй вывод порогового элемента через управляющую цепь дополнительного управляемого ключа соединен с крайним выводом источника запирающего напряжения.

На фиг.1 показана электрическая схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, на фиг.3 — устройство на базе серийно выпускаемых изделий.

Устройство управления двухоперационным тиристором (фиг,1) содержит источник

1 отпирающего и источник 2 запирающего напряжений, включенные согласно-последовательно, общая клемма источников служит для подключения к одному из управляющих выводов тиристора 3 (фиг.1, катод), а другие клеммы через первый 4 и второй 5 управляемые ключи и токоограничивающие элементы 6 и 7 присоединены к контакту, служащему для подключения другого управляющего вывода тиристора 3 (фиг.1, управляющий электрод), причем управляющие цепи ключей 4 и 5 связаны с генератором 8 отпираюгцих им генератором

9 запирающих импуль .>в, дополнительный управляемый ключ 10, пороговый элемент

11, диод 12, датчик 13 тока с релейной характеристикой и индикатор 14 неисправности, Управляющая цепь первого ключа 4 первым выводом соединена с клеммой источника 1 отпирающего напряжения, а вто1753554

55 рым выводом через последовательно включенные пороговый элемент 11 и дополнительный ключ 10 соединен с клеммой источника 2 запирающего напряжения, управляющая цепь дополнительного управляющего ключа 10 связана с выходом генератора 8 отпирающих импульсов, второй ключ 5 зашунтирован цепочкой из последовательно соединенных токоограничивающего элемента 7 и входной цепи датчика 13 тока, выход которого подключен к индикатору 14 неисправности, при этом точка соединения токоограничивающего элемента 7 с датчиком 13 тока связана с общей точкой порогового элемента 11 и дополнительного ключа 10 через диод 12, включенный согласно с источником 2 запирающего напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени tt (фиг.2) генератор отпирающих импульсов 8 выдает сигнал высокого уровня в управляющую цепь дополнительного ключа 10, в результате чего последний замыкается и подключает один вывод цепи управления первого ключа 4 к минусовой клемме источника 2 запирающего напряжения через пороговый элемент11.

Зона нечувствительности порогового элемента 11 выбрана превышающей наибольшее из напряжений источников 1 и 2, поэтому при отсутствии любого из напряжений (отпирающего или запирающего) пороговый элемент 11 не пропустит сигнал управления на ключ 4. Это исключает подачу отпирающего напряжения в управляющую цепь тиристора 3 при неисправном источнике 2 запирающего напряжения.

При наличии напряжений обоих источников 1 и 2 цепь управления первого ключа

4 в момент t1 связывается под напряжением, равным сумме напряжений источников

1 и 2 минус зона нечувствительности порогового элемента 11. Поэтому ключ 4 замыкается и на интервале t<-<2 в управляющую цепь тиристора от источника 1 подается положительный ток управления i y

Поскольку входная цепь датчика 13 тока зашунтирована проводящим диодом 12, а релейная характеристика датчика 13 имеет зону нечувствительности, превышающую прямое падение напряжения на диоде 12, 5

45 сигнал на выходе датчика 13 в течение интервала времени t<-tz не появляется, В момент tz прерывается импульс на выходе генератора 8 и на время t2-t4 появляется сигнал высокого уровня на выходе генератора 9 запирающих импульсов, что приводит к размыканию ключей 4 и 10 и замыканию ключа 5. Через управляющую цепь тиристора 3 проходит отрицательный запирающий импульс тока, амплитуда которого ограничена входным сопротивлением тиристора 3. Этот импульс выключает тиристор 3 и ток iAa в его анодной цепи прерывается. После выключения тиристора 3 запирающий управляющий ток спадает, так как резко увеличивается входное сопротивление управляющей цепи тиристора 3 (момент тз).

В момент t4 импульс генератора 9 прекращается, размыкается второй ключ 5 и на интервале t4-t5 управляющая цепь тиристора 3 находится под обратным напряжением смещения, поступающим через элементы 7 и 13 от источника 2 и равным напряжению источника 2, причем обратный ток в этой цепи ввиду большого входного сопротивления тиристора 3 в выключенном состоянии меньше зоны нечувствительности датчика тока 13, поэтому выходной сигнал последнего равен нулю.

В момент tg вновь включаются ключи 10 и 4 и процессы в устройстве повторяются.

Такая работа устройства происходит при исправности источников 1 и 2 напряжений и тиристора 3, В случае отказов в источниках напряжений прекращается отпирание тиристора 3 из-за невключения ключа 4 и таким образом, предотвращается аварийный режим работы, связанный с невозможностью выключения тиристора 3.

В случае отказа тиристора 3, выражающемся в его самопроизвольном отпирании, резко падает сопротивление обратно смещенной управляющей цепи тиристора 3 и возрастает ток, текущий от источника 2 через управляющую цепь тиристора 3, токоограничивающий элемент 7 и вход датчика 13 тока (момент ts, фиг.2). В этот момент датчик

13 выдает сигнал неисправности на индикатор 14 неисправностей, что позволяет диагностировать аварийный режим работы тиристора 3 и предотвратить его последствия воздействием на исполнительный орган системы защиты, если таковой имеется в преобразователе.

Таким образом, использование предлагаемого устройства управления двухоперационным тиристором позволяет повысить надежность преобразователей энергии на двухоперационных тиристорах и расширить

1753554 функциональные возможности устройства управления за счет диагностирования отказов и защиты от неисправности источника запирающего напряжения, Предлагаемое устройство может быть реализовано на серийно выпускаемых элементах электронной техники, в частности, в схеме фиг.3 ключ 4 выполнен на транзисторе 15 с резистором 16, шунтирующим его входные выводы, ключ 5 — на транзисторе 17 с резистором 18 и импульсным трансформатором 19 в эмиттерно-базовой цепи, ключ

10 — на оптотранзисторе 20 с резистором 21 в базовой цепи, пороговый элемент 11 — на стабилитроне 22 и резисторе 23, датчик

13 тока — на оптотранзисторе 24 с резистором 25, Формула изобретения

Устройство для управления двухоперационным тиристором содержащее первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора отпирающих импульсов, и источники отпирающего и запирающего напряжений, соединенные последовательно и согласно, общие первые выводы которых использованы в качестве первой выходной клеммы устройства, предназначенной для подключения к одному из управляющих выводов тиристора, для подключения к другому управляющему выводу которого предназначена вторая выходная клемма устройства, соединенная с вторым выводом источника запирающего напряжения через второй управляемый ключ, управляющий

5 вход которого соединен с выходом генератора запирающих импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введены первый и второй то10 коограничивающие элементы, индикатор неисправности, пороговый элемент, диод, датчик тока и дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым выводом источника отпирающего напряжения и пер15 вым выводом первого токоограничивающего элемента, второй вывод которого соединен с второй выходной клеммой устройства и первым выводом второго токоограничивающего элемента, второй вывод

20 которого соединен с первым входным зажимом датчика тока, выход которого соединен с входом индикатора неисправности, а второй входной зажим соединен с вторым выводом источника запирающего напряжения

25 и через первый управляемый ключ с первым выводом порогового элемента, соединенным через диод с первым входным зажимом датчика тока, причем второй вывод порогового элемента через управляющую цепь до30 пол нительного управляемого ключа соединен с вторым выводом источника запирающего напряжения, 1753554

Составитель О. Парфенова

Техред М.Моргентал Корректор А. Долинич

Редактор M. Янкович

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 2773 Тираж,Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5