CS197538B1

CS197538B1 - Zapojení tyristorového spínače s vlastní komutací

Info

Publication number: CS197538B1
Application number: CS163977A
Authority: CS
Inventors: Vratislav Stepar
Original assignee: Vratislav Stepar
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1980-05-30

Abstract

Tyrietorového spínače s vlastní komutací lze e výhodou použít při paralelním provozu měniče pro nepřetržité napájení, kde paralelní provoz je podmínkou zvýšení spolehlivosti. Proti používanému můstkovému zapojení má týristorový spínač výhodu v tom, že při poruše řídicího bloku dojde k automatickému odepnutí v důsledku vlastní komutace tyristoru. Výkonový obvod spínače je vybaven dvěma hlavními tyristory a pomocným komutačním obvodem, sestávajíoím z komutačních kondensátorů, ochranné komutační indukčnosti a dvěma pomocnými tyristory. Spínače lze použít také jako elektronické pojistky, déle pro věeohny aplikace, kde je nutné rychlé odpínání střídavého proudu v době meněí než 1 me.

Description

Výkonový obvod spínače je vybaven dvěma hlavními tyristory a pomocným komutačním obvodem, sestávajíoím z komutačních kondensátorů, ochranné komutační indukčnosti a dvěma pomocnými tyristory. Spínače lze použít také jako elektronické pojistky, déle pro věeohny aplikace, kde je nutné rychlé odpínání střídavého proudu v době meněí než 1 me.

197 538

Předložený vynález ee týká zapojení tyristorového spínače s vlastní komutací·

Při realizaci napájecích systémů β paralelním provozem většího počtu střídačovýoh jednotek je nutno zajistit odpojení střídače od zátěže respektive střídačovýoh výstupnich sběrnio sa dobu kratší než 1 me· K tomuto účelu nelze použít ani kontaktní ani tyrletorová spínače s vnější (přirozenou) komutací, protože jejích vypínací doba je podstatně delší.

Protože se jedná o proudový rozsah desítek až stovek ampér, lze pro daný účel při současném stavu polovodičové spínaoí techniky použít pouze tyristorový spínač s vlastní (nucenou) komutací, který je realizován předloženým vynálezem. Jeho podstata spočívá v tom, že na hlavní vstup je připojena jednak anoda prvního hlavního tyristoru, jednak katoda druhého hlavního tyristoru a dále přes ochrannou komutační indukčnost jednak přes druhý komutační kondenzátor katoda druhého pomocného tyristoru, jednak přes první komutační kondenzátor anoda prvního pomocného tyristoru. Jeho katoda je spojena s hlavním výstupem přes anodu druhého pomocného a druhého hlavního tyristoru a přes katodu prvního hlavního tyristoru. První výstup řídicího obvodu je připojen na první vstup prvního spouštěcího obvodu. Jeho první výstup je připojen na řídioí elektrodu prvního hlavního tyristoru a druhý výstup prvního spouštěcího obvodu je připojen na katodu prvního hlavního tyristoru. Druhý výstup řídicího obvodu je připojen na první vstup druhého spouštěcího obvodu, jehož první výstup je připojen na řídioí elektrodu druhého hlavního tyristoru a jehož druhý výstup je připojen na hlavní vstup. Třetí výstup řídicí ho obvodu je připojen na první vstup bloku vypínací logiky. Jeho první výstup je připojen na vstup čtvrtého spouštěcího obvodu, jehož první výstup je připojen na řídioí elektrodu druhého pomocného tyristoru a jehož druhý výstup je připojen na katodu druhé* ho pomooného tyristoru. Druhý výstup bloku vypínací logiky je připojen na vstup třetího spouštěcího obvodu. Jeho první výstup je připojen na řídicí elektrodu prvního pomocného tyristoru a jeho druhý výstup je připojen na katodu prvního pomocného tyristoru. Druhý vstup bloku vypínací logiky je připojen na výstup čidla proudu, které je připojeno na hlavní výstup. Třetí výstup bloku vypínací logiky je připojen na druhý vstup prvního spouětěeího obvodu a čtvrtý vstup bloku vypínací logiky je připojen na druhý vstup druhého spouštěcího obvodu.

Tyristorového spínače podle tohoto vynálezu lze s výhodou použít při paralelním provozu měniče pro nepřetržité napájení, kde paralelní provoz je podmínkou zvýšení spolehlivosti. Proti používanému můstkovému zapojení má tyristorový spínač s vlastní komutaoí výhodu v tom, že při poruše řídícího bloku dojde k automatickému odepnutí v důsledku vlastní komutaoe tyristoru.

Zapojení tyristorového spínače podle vynálezu je sohematioky znázorněno na přiložených výkreseoh, kdo na obr. 1 je výkonové schéma tyristorového spínače, na obr. 2 je blokové sohéma pro jednoduchý spínaoí proces, na obr. 3 je blokovací sohéma pro dvojitý vypínací proces, na obr. 4 jaou znázorněny průběhy napětí a proudů spínače, v části a) při jednoduchém vypínacím prooesu, v části b) při dvojitém vypínacím prooesu.

197 538

Výkonový obvod spínač· podle obr· 1 Je vybaven prvním a druhým hlavním tyrietorem Z1 a T2 a pomocným komutačním obvodem, sestávajícím z prvního a druhého komutačního kondensátoru Cíl a C2. ochranné komutační indukčností LI a prvního a druhého pomocného tyristoru ¢3 a T4. Na hlavní vstup Z je připojena anoda prvního hlavního tyristoru TI· katoda druhého hlavního tyristoru T2 a přes ochrannou komutační indukčnost LI jednak přes druhý komutační kondensátor C2 katoda druhého pomocného tyristoru .T4> jednak přes první komutační kondensátor 01 anoda prvního pomocného tyristoru T3. Jeho katoda je spojena s hlavním výstupem Y přes anodu druhého pomocného a druhého hlavního tyristoru T£ a ¢2 a přes katodu prvního hlavního tyristoru II· První a druhý hlavní tyristor TI a T2 sajištují v zapnutém stavu spínače vedení proudu do Indukční zátěže R_g L_z · Prvním pomocným ty ristorem T3 je přes ochrannou komutační indukčnost LI připnut k prvnímu hlavnímu tyristoru TI první komutační kondensátor Cl, nabitý na napětí takové polarity, která pomocí rezonančního obvodu, tvořeného ochrannou komutační indukčností LI a prvním komutačním kondensátorem Cl, sajistí vytvoření proudového pulsu v amplitudě větší, než je amplituda proudu do Indukční zátěže R_g L_a, protékajícího prvním hlavním tyrietorem 11 a v době trvání delší než je vypínací doba prvního a druhého hlavního tyristoru TI a 12· Tento proudový puls sajistí komutaci prvního hlavního tyristoru TI a tím uvede spínač do vypnutého stavu· Stejným spůsobem je druhým pomocným tyrietorem 14 přes oohramnou komutační indukčnost LI připnut k druhému hlavnímu tyristoru T2 druhý komu» tační kondenzátor 02· '

Blokové schéma pro jednoduchý vypínací proces je znázorněno na obr* 2· Sestává z řídicího obvodu ŘO, bloku vypínací logiky VL. čidla proudu 6ř a prvního, druhého, třetího a čtvrtého spouštěcího obvodu SOI· S02, S03 a S04. První výstup řOl řídicího obvodu ŘO je připojen na první vstup so!3 prvního spouštěcího obvodu SOI· jehož první výstup soli je připojen na řídicí elektrodu prvního hlavního tyristoru TI a druhý výetup so!2 prvního spouštěcího obvodu SOI je připojen na katodu prvního hlavního tyristoru TI. Druhý výstup řo2 řídicího bloku ŘO je připojen na první vstup so23 druhého spouštěcího obvodu 302. jehož první výstup so21 je připojen na řídiol elektrodu druhého hlavního tyristoru T2 a jehož druhý výetup so22 je připojen na hlavní vstup Třetí výstup , řo3 řídicího obvodu ŘO je připojen na první vstup vil bloku vypínací logiky VL, jejíž první výetup v!4 je připojen na vstup čtvrtého spouštěoího obvodu S04· Jeho výetup so41 jě připojen na řídieí elektrodu druhého pomooného tyristoru 14 a Jeho druhý výetup so42 je připojen na katodu druhého pomocného tyristoru T4« Druhý výstup vl3 bloku vypínací logiky VL je připojen na vstup třetího spouštěoího obvodu S03· Jeho první výetup so31 je připojen na řídicí elektrodu prvního pěmooného tyristoru 13 a jeho druhý výetup so32 je připojen na katodu prvního pomocného tyristoru T3. Druhý vstup v12 bloku vypínací logiky VL je připojen na výetup čidla proudu ČD, které je připojeno na hlavni výstup Y.

V době sepnutí spínače přicházejí na první nebo druhý hlavní tyristor TI, T2 spouštěcí pulsy, zajištující jejich spínání· V okamžiku příchodu povelového pulsu

197 53 pro vypnutí jsou tyto spouštěcí pulsy zablokovány a na příslušný první ši druhý pomocný tyristor J2, T4 jo přiveden spouštěcí puls· Ten připne příslušný nabitý první ši druhý komutační kondenzátor Cl, C2 přes ochrannou komutační indukčnost Ll k příslušnému prvnímu ši druhému hlavnímu tyristoru Tl, T2, vedoucímu proud do indukčnosti sátěšo R₀ L_a ·

Proudový puls prochází potom příslušným prvním ši druhým hlavním tyristorem Tl, T2 ve zpětném směru, čímž zajistí komutaci tohoto tyristoru. Po komutaci se proud komutačního obvodu uzavírá přes indukční zátěž &_s l_a · Řídicí logika pracuje tak, že ze stavu zapnuto vysílá řídloí obvod ŘO přes první a druhý spouštěcí obvod SOI. S02 spouštěcí pulzy na první a druhý hlavní tyristor Tl, T2, Po příohodu povelového pulzu pro vypnutí zablokuje řídicí obvod ŘO spouštěcí pulzy pro vypnutí a předá povelový puls pro vypnutí do bloku vypínací logiky VL. vo které je provedena kolneidenee tohoto signálu so signálem z čidla proudu ČP, který určuje, zda první či druhý hlavní tyristor Tl, T2 právě vede proud. Blok vypínací logiky VL pak generuje spouštěcí puls pro příslušný třetí nebo čtvrtý spouštěoí obvod S03, S04, čímž jo zapnut příslušný vypínací obvod spínače. Řídící obvod ŘO je možno ovládat bud logickými úrovněmi 0-1 (zapnuto-vypnuto) nebo povelovými pulzy zapnout - vypnout, v tomto případě musí řídící obvod ŘO obsahovat blstabllní klopný obvod.

Dvojitý vypínací proces, jehož blokové schéma jo znázorněno na obr, 3, se od předchozího případu liší tím, že třetí výstup v!5 bloku vypínací logiky VL jo připojen na druhý vstup sol4 prvního spouštěcího obvodu sol a čtvrtý výstup vlč bloku vypínací logiky VL jo připojen na druhý vstup so24 druhého spouštěcího obvodu S02. Blok vypínací logiky VL generuje po příohodu povelového signálu navíc puls pro ten hlavní tyristor, který v okamžiku vypnutí nevede proud do indukční zátěže R_s L_a ·

V okamžiku prvního sledovaného času tl, kdy komutuje první hlavní tyristor Tl, je v druhém hlavním tyristoru T2 napětí v předním směru a spouštěcím pulzem musí být tento druhý hlavní tyristor T2 zapnut. Jeho sepnutí umožní rychlé přebití příslušné' ho komutačního kondenzátorů (v tomto případě prvního komutačního kondenzátorů 01), Čímž je umožněno zryohlení vypínacího procesu. Druhý hlavní tyristor T2 pak komutuje po ukončení proudového komutačního pulzu (ve druhém sledovaném čase t2) napětím zdroje, které jo polarizováno v závěrném směru tohoto druhého hlavního tyristoru Tg,·

Sa obr, 4 jeou znázorněny průběhy napětí a proudů spínače, V části a) při jednoduchém vypínacím procesu, v části b) při dvojitém vypínacím procesu kde i_a je proud zátěže, ijj. proud komutačního obvodu a U_GI1, U_GT2, napětí na první, druhé a třetí řídící elektrodě, U₀₁₀ a U_C2Q značí klidové napětí prvního a druhého konden zátoru, U_C1 provozní napětí prvního kondenzátorů a U_z napětí zátěže, t₀ je počátek vypínacího procesu tl první sledovaný čas a t2 druhý sledovaný čas,

Tyristorového spínače s vlastní komutaeí lze použít také jako elektronické pojistky, kdy čidlo proudu vyhodnoouje proud spínačem a při překročení nastavené

197 S38 meze generuje vypínací puls· Dále je ho možno použít pro všechny aplikace, kde je nutné rychlé odpírání střídavého proudu v době menší než 1 me·

Claims

1« Zapojení tyrlstorováho spínače s Vlastní komutací, vyznačená tím, že na hlavní vstup (Z) je připojena jednak anoda prvního hlavního tyrlstoru (Tl), jednak katoda druhého hlavního tyrlstoru (T2) a dále přes ochrannou komutační indukčnoat (Ll), jednak přes druhý komutační kondensátor (02) katoda druhého pomocného tyrlstoru (T4) a jednak přes první komutační kondenzátor (Cl) anoda prvního pomocného tyrlstoru (T3), jehož katoda je spojena s hlavním výstupem (Y), s anodou druhého pomoonáho tyrlstoru (T4), > anodou druhého hlavního tyrlstoru (T2) a s katodou prvního hlavního tyrlstoru (Tl), přičemž první výstup (řOl) řídicího obvodu (So) js připojen na první vstup (sol3) prvního spoužtčoího obvodu (SOI), jehož první výetup (soli) je připojen na řídíoí elektrodu prvního hlavního tyrlstoru (Tl), druhý výetup (sol2) prvního spoužtčoího obvodu (SOI) je připojen na katodu prvního hlavního tyrlstoru (II), druhý výstup (řo2) řídloího obvodu (fio) jo připojen na první vstup (so23) druhého spouštěcího obvodu (S02), jehož první výstup (so21) je připojen na řídioí elektrodu druhého hlavního tyrlstoru (T2) a jehož druhý výetup (so22) je připojen na hlavní vstup (Z), třetí výstup (řo3) řídicího obvodu (ŘO) je připojen na první vstup (vl 1) bloku vypínací logiky (VL), jehož první výetup (vl 4) jo připojen na vstup čtvrtého epouštšcího obvodu (S04), jehož první výetup (so41) jo připojen na řídíoí elektrodu druhého pomoonáho tyrlstoru (T4) · jehož druhý výetup (so42) jo připojen aa katodu druhého pomoonáho tyrlstoru (T4), druhý výetup (vl 3) bloku vypínací logiky (VL) jo připojen na vstup třetího spouštěcího obvodu (S03), jehož první výstup (eo31) jo připojen na řídíoí elektrodu prvního pomoonáho tyrlstoru (T3) a jehož druhý výetup (eo32) je připojen na katodu prvního pomoonáho tyrlstoru (T3), přičemž druhý vstup (vl 2) bloku vypínací logiky (VL) je připojen na výstup čidla proudu (ČP), která js připojeno na hlavní výstup (Y).

2« Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že třetí výetup (vl 5) bloku vypínací logiky (VL) jo připojen na druhý vstup (eol4) prvního epoužtšoího obvodu (SOI) a čtvrtý výstup (vl 6) bloku vypínací logiky (VL) jo připojen na druhý vstup (so24) druhého spoužtčoího obvodu (S02),