Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.1V.l969 Cif1 KI. 21 d3, 2 MKP UKD Wlasciciel patentu: Elin-Unjon Aktiengesellschaft fur Elektrische In¬ dustrie, Wieden (Austria) Uklad do tlumienia impulsów napiecia wynikajacych ze zjawiska gromadzenia nosników w tyrystorach Przedmiotem wynalazku jest uklad sluzacy do tlumienia impulsów napiecia, wynikajacych ze zjawiska gromadzenia nosników w tyrystorach i do ochrony tyrystorów przed przepieciami.Jak wiadomo, prad anodowy plynacy przez ty¬ rystor nie moze byc przerwany ujemnym napie¬ ciem brprrik?*"ym za pomoca elektrody sterujacej.Przerwanie takiego pradu anodowego jest mozli¬ we tylko wtedy, gdy wartosc pradu wynosi zero, a do tyrystora jest przylozone napiecie przeciw¬ ne. Obydwa te warunki, a mianowicie przejscie pradu przez zero i napiecie przeciwstawne sa spelnione w tyrystorach wlaczonych- do obwodu pradu zmiennego, gdzie po przejsciu pradu przez zero i odwróceniu kierunku napiecia nastepuje samorzutne zgaszenie tyrystora. W przypadku ty¬ rystorów wlaczonych do obwodów pradu stalego, na przyklad w prostownikach, zwlaszcza zasila¬ jacych obwody z obciazeniem indukcyjnym, mu¬ sza byc stosowane specjalne uklady dla wypel¬ nienia wymienionych warunków gaszenia i do przerwania pradu.Po przylozeniu napiecia przeciwnego do tyry¬ stora wlaczonego w szereg z dlawikiem plynie najpierw krótkotrwale przez tyrystor prad w kie¬ runku zaporowym, dopóki nie bedzie juz zadnych nosników ladunków w strefie srodkowTej tyrysto¬ ra. Zjawisko w tyrystorze przebiega w sposób na¬ stepujacy. Prad zaworowy po przejsciu przez ze¬ ro przybiera najpierw wartosci ujemne, wzrasta¬ lo 15 20 jace liniowo. Napiecie zaworowe przy tym wciaz maleje osiaga wartosc zerowa a nastepnie przyj¬ muje prawie stala wartosc, na przyklad 8 V. Ta wartosc napiecia odpowiada napieciu przebicia przykatodowej warstwy zaporowej tyrystora.Prad zaworowy nastepnie maleje liniowo czyli przybiera dalej liniowo wzrastajace wartosci ujemne, dopóki nie zniknie napiecie na przyano- dowej warstwie zaporowej. W ten sposób wiek¬ sza czesc nosników pradu pochodzacych z dodat¬ niego pradu zaworowego znika wskutek rekom¬ binacji albo oddania pradu na obwód zewnetrz¬ ny, i prad zaworowy maleje szybko znowu do bardzo malej wartosci, natomiast napiecie* zawo¬ rowe wzrasta do ujemnego napiecia.W zaleznosci od wartosci parametrów RL ob¬ wodu obciazenia i pojemnosci zaporowej tyrysto¬ ra proces ten moZ3 przebiegac aperiodycznie, al¬ bo moga pojawiac sie bardzo duze szczyty prze¬ piecia. Takie szczyty przepiecia wynikajace ze zja¬ wiska zatrzymywania nosników moga doprowa¬ dzic do zniszczenia tyrystora.Poniewaz w tyrystorach dopuszczalny wzrost 25 pradu anodowego (S jest ograniczony, powinno 30 byc zapewnione utrzymanie tego pradu granicz¬ nego przez zastosowanie dlawika 2, wlaczonego w szereg z tyrystorem 1, jak to przedstawiono na rysunku. 5729657296 Wynalazek dotyczy urzadzenia do zapobiegania uszkodzeniom tyrystorów, do których jest przy¬ laczona w szereg indukcyjnosc, a mianowicie usz¬ kodzeniom spowodowanym wystapieniem impul¬ sów napiecia w kierunku zaporowym, wynikaja- 5 cych ze zjawiska 'gromadzenia nosników.W znany spos^h tlumienie takiego impulsu przepiecia moze byc uzyskane za pomoca szere¬ gowego ukladu RC, przylaczonego równolegle do tyrystora. Taka ochrona jest mozliwa' pod wzgle- 10 dem technicznym i ekonomicznym tylko w przy¬ padku tyrystorów^ pracujacych w zakresie czesto¬ tliwosci do conajmniej 1 kHz. W przypadku ty¬ rystorów, na przyklad w ukladzie prostowniczym dla czestotliwosci ponad 1 kHz, az do czestotli- 15 wosci jaka wynika z konstrukcji tyrystora, z uwzglednieniem czasu przewodzenia pradu i re¬ kombinacji, czlony szeregowe RC stwarzaja dwie niedogodnosci, po pierwsze moc jaka powinna byc zgaszona na oporniku R czlonu RC jest bar- 2o dzo duza wobec wielkiej szybkosci powtarzania zjawiska zaplonu i gaszenia, a po drugie — po¬ niewaz opór tlumienia powinien byc bezindukcyj- ny, nie moze byc utrzymana wartosc graniczna di - 25 —-dla malych pradów bezposrednio po zaplonie. dt Niedogodnosci te usuwa w znacznym stopniu uklad wedlug wynalazku.Na rysunku jest przedstawiony uklad tlumienia wedlug wynalazku, zastosowany na przyklad w 30 galezi prostownika pracujacego przy czestotliwo¬ sci powyzej 1,5 kHz. Podczas wlaczenia tyrystora 1 impuls napiecia wystepujacy przy procesie ga¬ szenia powoduje naladowanie kondensatora 4 po¬ przez diode 3 do najwyzszej danej wartosci na- 33 piecia zaporowego, dopóki to napiecie nie osiag¬ nie wartosci napiecia zenerowskiego. Poczynajac od tej wartosci napiecie na kondensatorze moze wzrastac tylko nieznacznie, gdyz dioda zenerow- ska 5 przewodziprad. 40 * H Gdy dioda zenerowska jest zaprojektowana tak, ze jej napiecie jest wieksze niz najwieksze, mo¬ zliwe w ukladzie napiecie zaporowe tyrystora i mniejsze niz dopuszczalne napiecie szczytowe tyrystora, wówczas uzyskuje sie w pelni skutecz¬ na ochrone tyrystora przed wymienionymi impul¬ sami napiecia. Powinien byc przy tym spelniony warunek, zeby obwód tyrystor-dioda-kondensator byl dostatecznie bezindukcyjny.Moc wygaszona w diodzie zenerowskiej jest znacznie mniejsza niz moc jaka powinna byc zga¬ szona w zwyklym ukladzie (w czlonie RC) w' bi- filarnym oporniku omowym, gdyz powinna byc zgaszona tylko energia, pochodzaca ze zjawiska gromadzenia nosników i zmagazynowana w dlawi¬ ku, podczas gdy zbocza napiecia uzytkowego przy¬ lozonego do tyrystora nie maja zadnego wplywu, gdyz sa mniejsze niz napiecie zenerowskie. Dioda zenerowska moze byc wlaczona w kazdym do¬ wolnym punkcie ukladu i dlatego mozna ja latwo chlodzic. Przewody polaczenia z dioda zenerow¬ ska moga byc dlugie, gdyz przez to obwód prze¬ laczania nie jest obciazony indukcyjnie. Tyrystor w stanie zaplonu jest obciazony dodatkowo tylko mala pojemnoscia zaporowa diody 3. Bifilarny opornik wielkiej mocy staje sie zbyteczny. PL