CS269392B1 - Zapínůcí a vypinací obvod vypínatelnýcb tyristorú GTO - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojeni zapinaciho a vypínacího obvodu vypinatelných tyristorů gto:

Tyristory GTO Jsou zapínány kladným proudovým impulsem do řídicí elektrody a vypínány záporným proudovým impulsem do řídicí elektrody. Tento vypínací impuls Je srovnstelný s velikostí anodového proudu e musí mít strmost nárůstu 20 až 30 A/μβ při maximálním napétl na řídící elektrodě po vypnutí do 15 V.

V současné době se pro řešeni tohoto obvodu používají rychlé výkonové tranzistory FET, které Jsou v rámci RVHP nedostupné nebo se vypínací a zapínací obvod řeší na vyšším napětí a impulsy se přenášejí na řídicí elektrodu vypínatelného tyristorů GTO oddělovacím snižujícím transformátorem. Toto druhé řešení není vhodné v obvodech, kde se požaduje trvalé sepnutí tyristorů. Jako Je tomu u pulsních měničů, protože vypínatelné tyristory GTO vyžadují po dobu vedení zapínací impuls, aby bylo zajištěno, že povedou proud v celé ploše tyristorů i v případě krátkých poklesů anodového proudu.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje zapínací a vypínací obvod vypinatelných tyristorů GTO podle vynálezu. Oehb podstatou je, že k sériovému zapojeni prvního a druhého filtračního kondenzátoru je paralelně zapojena sériová kombinace, sestavená z prvního odporu, prvního a druhého spínacího tranzistoru, jejichž báze jsou napojeny na řidiči Jednotku a z druhého odporu. Ke středu prvního a druhého spínacího tranzistoru je připojen první pól prvního kondenzátoru s paralelně zapojeným třetím odporem. Druhý pól prvního kondenzátoru je připojen jednak na řídící elektrodu vypínatelného tyristorů GTO a Jednak přes čtvrtý odpor ke středu prvního a druhého filtračního kondenzátoru. K prvnímu pólu prvního kondenzátoru je zapojena dále anoda pomocného tyristorů, jehož katoda je připojena ks katodě vypínatelného tyristorů GTO a ke středu mezi první a druhý filtrační kondenzátor. Mezi řídíc! elektrodu a katodu pomocného tyristorů je zapojen pátý odpor. Řídící elektroda pomocného tyristorů je dále připojena přes druhý kondenzátor mezi druhý spínací tranzistor a druhý odpor. Ve vypínacím obvodě, tvořeném prvním kondenzátorem, pomocným tyristorem a vyplnatelným tyristorem GTO, Je zařazena indukčnost o hodnotě v rozmezí 0,1 až 1 pH.Paralelně k řídící elektrodě a katodě vypinatelného tyristorů GTO lze připojit sériovou kombinaci minimálně dvou diod anodou k řídicí elektrodě tohoto vypínatelného tyristorů GTO. Rovněž tak lze mezi první a druhý spínací tranzistor zapojit oddělovací diodu v propustném směru. K její anodě Je zapojen třetí odpor a k Její katodě je připojen společný bod prvního kondenzátoru a anody pomocného tyristorů.

Výhodou vypínacího a zapinaciho obvodu vypinatelných tyristorů GTO podle vynálezu je, že obvod lze’realizovat bez speciálních- dovozových součástek. Zapojeni umožňuje vytvářet velké proudy do řídící elektrody vypínatelného tyristorů GTO o požadované strmosti nárůstu proudu při zajištěni omezeného napětí na řídicí elektrodě vypínbtelného tyristorů GTO. Další výhodou je, že při poruše zařízení, kterou je ztráta napájecího napětí řídících obvodů. Je vždy naakumulována energie pro vypnutí tyristorů GTO. Řízení vypínatelného tyristorů GTO Je ovládáno nevýkonným signálem, kde logická 1 znamená zapnutí a logická O vypnutí tohoto tyristorů GTO.

Příklad zapojení zapinaciho a vypínacího obvodu vypinatelných tyristorů GTO podle vynálezu je uveden na přiloženém výkrese.

Zdroj napájecího napětí o hodnotách +20 V, 0 V, -5 V Je proveden s galvanickým oddělením pomoci střidače s nadzvukovou frekvencí zajištující oddělení soustavy vysokého napětí proti malému napětí. Tato část obvodu Je běžná a není na výkrese uvedena. Samotný obvod podle vynálezu je tvořen sériovým zapojením prvního a druhého filtračního kondenzátoru 1 a 2. K tomuto sériovému zapojení Je paralelně připojena sériová kombinace tvořena prvním odporem 8, prvním a druhým spínacím tranzistorem 3 a 4 a druhým odporem 10. Báze prvního a druhého spínacího tranzistoru 3 a 4 Jsou napojeny na řídicí obvod 17. Ke středu prvního a druhého spínacího tranzistoru 3 a 4 Je připojen první pól

CS 269392 Bl prvního kondenzátoru 7 s paralelná připojeným třetím odporem 5. V tomto konkrótním příkledě je ještě mezi třetí odpor 5 a první pól prvního kondenzátoru 7připojeoa oddělovací dioda 16 v propustném směru, tedy anodou ke třetímu odporu 5. Druhý pól prvního kondenzátoru 7 je připojen jednak k řidiči elektrodě vypínatelného tyristoru GTO 6 a jednak přes čtvrtý odpor 9 ke etředu prvního a druhého filtračního kondenzátoru 1 a 2. K prvnímu pólu prvního kondenzátoru 7 je zároveň zapojena anoda pomocnáho tyristoru 13, jehož katoda je připojena ke ketodě vypínatelného tyrietoru GTO 6 a též do etředu mezi první a druhý filtrační kondenzátor 1, a 2. Mezi řídicí elektrodu pomocného tyrietoru 13 je zepojen pátý odpor 12. Řídicí elektrodo pomocnáho tyristoru 13 je přes druhý kondenzátor 11 připojena mezi druhý spínací tranzistor 4 a druhý odpor 10. Ve vypínacím obvodě, který je tvořen prvním kondenzátorem 7, pomocným tyristorem 13 a vypínatelným tyristorem GTO 6 je zařazena indukčnost 14 o hodnotě 0,1 až 1 jjH. V praxi je většinou vytvořeno přímo některým úsekem spojovacího vedení. Schematicky je zde též naznačeno parelelní připojení diod 15 mezi řídící elektrodu e katodu vypínatelného tyristoru GTO 6. Tyto diody 15 bývají zařazeny v sérii minimálně dvě. Anoda diody, resp. diod 15, je spojena e řídicí elektrodou vypínatelného tyristoru GTO 6. K anodě nebo ke katodě vypínatelného tyrietoru GTO 6 je pak připojena zátěž, tvořena například stejnosměrným motorem 18 a nulovou diodou 19. .

Zdroj napájecího napětí o hodnotách +20 V, O V, -5 V s galvanickým oddělením je filtrován prvním a druhým filtračním kondenzátorem 1 a 2. Koncový stupeň tvořený prvním a druhým spínacím tranzistorem 3 a 4 připíná proti nulovému napětí přes třetí odpor 5 kladné nebo záporné napětí na řídící elektrodu vypínatelného tyristoru GTO 6. V koncovém stupni je obvodově zajištěno pomoci řídícího obvodu 17, že nedojde k současnému sepnutí prvního a druhého spínacího tranzistoru 3 a 4. Zapínacím proudem vypínatelného tyristoru GTO 6, který prochází přes třetí odpor 5., se nabíjí paralelné připojený první kondenzátor 7 na hodnotu napětí zdroje se zápornou polaritou na řídící elektrodě vypinatelného tyristoru GTO 6, ve kterém je nahromaděna energie pro vypnuti tohoto- vypinatelného tyristoru GTO 6. Obvod tvořený třetím odporem 5 a prvním kondenzátorem 7, prvním odporem β, zapojeným v sérii s prvním spínacím tranzistorem 3, vytváří požadovaný průběh s počáteční zvýšenou hodnotou proudu pro zapínací impuls vypínatelného tyristoru GTO 6.Ctvrtý odpor 9 tvoři přídavnou zátěž paralelně k řídící elektrodě vypinatelného tyristoru GTO 6, což umožňuje kontrolu obvodu i bez připojení vypínatelného tyristoru GTO 6. Při požadavku na vypnutí vypínatelného tyristoru GTO 6 rozepne první spínací tranzistor 3 a sepne druhý spínací tranzistor 4. Tím začne protékat proud v obodu nulové napětí zdrojů, katoda - řídící elektroda vypínatelného tyristoru GTO 6, první kondenzátor 7, sepnutý druhý spínací tranzistor 4, druhý odpor 10 a záporný pól zdroje. Tento proud není vlivem omezení druhého spínacího tranzistoru 4 dostatečný pro vypnutí vypínatelného tyristoru GTO 6, ale úbytkem napětí na druhém odporu 10 přes druhý kondenzátor 11. který se při zapínacím cyklu nabil přes pátý odpor 12 na kladné napětí, u řídící elektrody pomocného tyristoru 13 dojde k sepnuti pomocného tyristoru 13 a tím k uzavřeni obvodu první kondenzátor 7. eepnutý pomocný tyrietor 13. ketoda - řídící elektroda vypínatelného tyrietoru GTO 6, indukčnost 14. upravující strmost nárůstu proudu podle požadavku vypínatelného tyristoru GTO 6 na druhý pól prvního kondenzátoru 7. Proud v tomto obvodu narůstá až na hodnotu potřebnou pro vypnutí vypínatelného tyrietoru GTO 6 a dále klesá na hodnoty zbytkováho proudu pod 1 A. Celý tento děj trvá cca 25 us a proud druhého spínacího tranzistoru 4, jehož hodnota je větší než zbytkový proud, přivede ne pomocný tyristor 13 po ukončení vypínacího děje vypínatelného tyristoru GTO 6 závěrné napětí 5 V ze záporné větve nepájecího zdroje. Toto napětí je také přivedeno po celou dobu vypnutí na vypínatelný tyristor GTO 6, což zajišťuje jeho spolehlivou funkci i při změnách etrmoeti napětí v hlavním obvodu.

V případě, že je požadována velmi krátká doba aepnutí vypínatelného tyristoru GTO 6, je možno připojením diod 15 k obvodu řídicí elektroda - katoda vypínatelného tyCS 269392 Bl ristoru GTO 6 v propustném směru pro zapinací proud snížit hodnotu zapínaciho proudu vypinatelného tyristoru GTO 6.

Pro obvody, u nichž není vydáván zapinací impuls po celou dobu sepnutí, je možno zapojením oddělovací diody 16 zabránit vybíjeni prvniho kondenzátoru 7 do třetího odporu 5 při rozepnutém prvním a druhém spínacím tranzistoru 3 a 4.

Použití zapínaciho a vypínacího obvodu pro vypínatelné tyristory GTO podle vynálezu je vhodné ve všech případech, kde se tento tyristor používá, tj. u pulsních měničů, střídačů, spínačů apod.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapinací a vypínači obvod vypinatelných tyristorů GTO, vyznačující se tím, že paralelně k sériovému zapojení prvniho filtračního kondenzátoru (1) a druhého filtračního kondenzátoru (2) je zapojena sériová kombinace prvního odporu (8), prvního spínacího tranzistoru (3), druhého spínacího tranzistoru (4), napojených svými bázemi na řídící obvod (17) a druhého odporu (10), kde ke středu prvního a druhého spínacího tranzistoru (3 a 4) je připojen první pól prvního kondenzátoru (7) s paralelně zapojeným třetím odporem (5) a druhý pól prvniho kondenzátoru (7) je připojen jednak na řídící elektrodu vypinatelného tyristoru GTO (6) a jednak přes čtvrtý odpor (9) ke středu prvniho a druhého filtračního kondenzátoru (1 a 2) a k prvnímu pólu prvního kondenzátoru (7) je zároveň připojena anoda pomocného tyristoru (13), jehož katoda je připojena ke katodě vypinatelného tyristoru GTO (6) a do středu mezi první a druhý filtrační kondenzátor (1 a 2), dále jen mezi řídicí elektrodu a katodu pomocného tyristoru (13) zapojen pátý odpor (12) a řídící elektroda pomocného tyristoru (13) je přes druhý kondenzátor (LI) připojena mezi druhý spínací tranzistor (4) a druhý odpor (10), přičemž ve vypínacím obvodě, tvořeném prvním kondenzátorem (7), pomocným tyristorem (13) a vypínatelným tyristorem GTO (6) je zařazena indukčnost (14) o hodnotě 0,1 až 1 μΗ.
2. 2. Zapinací a.vypínači obvod podle bodu 1, vyznačující se tím, že paralelně k řídící elektrodě a katodě vypinatelného tyristoru GTO (6) je připojena sériová kombinace minimálně dvou diod (15) anodou k řídicí elektrodě tohoto vypinatelného tyristoru GTO (6). .
3. 3. Zapinací a vypínací obvod podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že mezi první a druhý spínací tranzistor (2 a 3) Je zapojena oddělovači dioda (16) v propustném směru, kdy k její anodě je připojen třetí odpor (5) a k její katodě je připojen společný bod prvniho kondenzátoru (7) a anody pomocného tyristoru (13).