RU2605454C1 - Adaptive device for controlling power thyristor - Google Patents
Adaptive device for controlling power thyristor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605454C1 RU2605454C1 RU2015135106/07A RU2015135106A RU2605454C1 RU 2605454 C1 RU2605454 C1 RU 2605454C1 RU 2015135106/07 A RU2015135106/07 A RU 2015135106/07A RU 2015135106 A RU2015135106 A RU 2015135106A RU 2605454 C1 RU2605454 C1 RU 2605454C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- power
- current
- control
- power source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления силовыми тиристорами выпрямителей, автономных инверторов и тиристорных контакторов.The claimed technical solution relates to electrical engineering, namely to converter technology, and can be used to control power thyristors of rectifiers, autonomous inverters and thyristor contactors.
Известно устройство для управления тиристором, в котором для ограничения тока управления тиристора включают последовательно с управляющим электродом дополнительное ограничительное сопротивление [1]. Из-за разброса входных вольтамперных характеристик тиристоров напряжение питания устройства управления тиристорами должно быть достаточно большой величины 10-15 B. Так как напряжение на управляющем электроде тиристора находится в диапазоне 2-4 B, мощность, рассеиваемая на ограничительном резисторе, в 3-7 раза превышает мощность, рассеиваемую на управляющем электроде тиристора.A device for controlling a thyristor is known, in which to limit the control current of the thyristor, an additional limiting resistance is connected in series with the control electrode [1]. Due to the scatter of the input current-voltage characteristics of the thyristors, the supply voltage of the thyristor control device should be quite large 10-15 V. Since the voltage on the thyristor control electrode is in the range 2-4 B, the power dissipated on the limiting resistor is 3-7 times exceeds the power dissipated on the thyristor control electrode.
Также известно устройство управления тиристором, описанное в авторском свидетельстве СССР №576083 «Устройство для управления полупроводниковым вентилем» (кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 26.11.1974 г.) [2]. В данном устройстве импульс управления тиристором подается на управляющий электрод через стабилизатор тока, который стабилизирует ток управления тиристора на уровне, обеспечивающем гарантированное включение тиристора во всех условиях эксплуатации, и позволяет примерно в два раза уменьшить величину потребляемой мощности от источника питания по сравнению с устройством [1]. Кроме того, при этом обеспечивается минимальная мощность рассеивания на управляющем электроде тиристора.Also known is a thyristor control device described in USSR author's certificate No. 576083 "Device for controlling a semiconductor valve" (class IPC
Недостатком устройств [1 и 2] можно считать то, что мощность, потребляемая от источника питания, достаточно велика.The disadvantage of devices [1 and 2] can be considered that the power consumed from the power source is quite large.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению и потому принятому за прототип является «Устройство для управления силовым тиристором» по авторскому свидетельству СССР №964894 (кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 28.11.1981 г.) [3].Closest to the claimed technical solution and therefore adopted as a prototype is the "Device for controlling power thyristor" according to the USSR author's certificate No. 964894 (
Это устройство содержит источник питания, стабилизатор тока управления силового тиристора, выполненный на двух транзисторах, и датчик тока управления тиристора, выполненный на резисторе. Один из транзисторов стабилизатора тока является ключевым устройством, а другой - пороговым устройством. При поступлении импульса запуска начинает протекать ток ключевого устройства, который является одновременно током управления тиристора. При росте тока управления увеличивается падение напряжения на резисторе датчика тока. Когда напряжение на этом резисторе достигнет величины, при которой откроется транзистор порогового устройства, ток коллектора этого транзистора начнет уменьшать ток базы ключевого транзистора. Выходное сопротивление ключевого транзистора при этом будет увеличиваться, в результате чего рост тока управления тиристора прекратится и он будет стабилизироваться при изменении выходного напряжения источника питания и входной вольтамперной характеристики силового тиристора.This device contains a power source, a control current regulator of a power thyristor made on two transistors, and a thyristor control current sensor made on a resistor. One of the current stabilizer transistors is a key device, and the other is a threshold device. When a start pulse arrives, the current of the key device begins to flow, which is simultaneously the thyristor control current. As the control current rises, the voltage drop across the resistor of the current sensor increases. When the voltage across this resistor reaches the value at which the transistor of the threshold device opens, the collector current of this transistor will begin to decrease the base current of the key transistor. The output resistance of the key transistor will increase in this case, as a result of which the growth of the thyristor control current will stop and it will stabilize when the output voltage of the power source and the input current-voltage characteristic of the power thyristor change.
К недостаткам этого устройства можно отнести то, что падение напряжения на транзисторе, стабилизирующем ток, не позволяет уменьшить до минимума мощность, потребляемую от источника питания, и неоптимальную форму импульса управления тиристором, который должен иметь крутой короткий 5-10 мкс пик тока с амплитудой, в 5-10 раз большей тока удержания тиристора в открытом состоянии, для уменьшения времени включения тиристора.The disadvantages of this device include the fact that the voltage drop across the current stabilizing transistor does not allow to minimize the power consumed from the power source and the non-optimal thyristor control pulse shape, which should have a sharp short 5-10 μs current peak with amplitude, 5-10 times greater current holding the thyristor in the open state, to reduce the turn-on time of the thyristor.
Задачей заявляемого технического решения является получение минимально возможной потребляемой мощности от источника питания и формирование оптимальной формы импульса тока управления тиристором.The objective of the proposed technical solution is to obtain the lowest possible power consumption from the power source and the formation of the optimal pulse shape of the thyristor control current.
Указанная задача решается за счет того, что транзистор, стабилизирующий ток управления тиристора, исключается, а сигнал с датчика тока через пороговое устройство подается на вход управления выходным напряжением источника питания.This problem is solved due to the fact that the transistor stabilizing the control current of the thyristor is eliminated, and the signal from the current sensor through a threshold device is fed to the control input of the output voltage of the power source.
Заявляемое техническое решение поясняется фиг. 1, на которой представлена структурная схема адаптивного устройства для управления силовым тиристором, реализующего минимально возможную потребляемую мощность от источника питания и формирование оптимальной формы импульса тока управления тиристором за счет регулирования выходного напряжения источника питания.The claimed technical solution is illustrated in FIG. 1, which shows a block diagram of an adaptive device for controlling a power thyristor that implements the minimum possible power consumption from a power source and the formation of an optimal pulse shape of the thyristor control current by adjusting the output voltage of the power source.
Заявляемое адаптивное устройство для управления силовым тиристором содержит источник питания (1) с подключенным к нему через датчик тока (2) и ключевое устройство (3) тиристором (4). Выходной сигнал датчика тока (2) подается на вход порогового устройства (5), выход которого соединен с входом управления выходным напряжением источника питания (1).The inventive adaptive device for controlling a power thyristor contains a power source (1) with a thyristor (4) connected to it via a current sensor (2) and a key device (3). The output signal of the current sensor (2) is supplied to the input of the threshold device (5), the output of which is connected to the control input of the output voltage of the power source (1).
Заявляемое устройство работает следующим образом. При подаче на вход ключевого устройства (3) импульса запуска Uзап ключевое устройство (3) через датчик тока (2) подключает источник питания (1) к входу управления тиристора (4). В результате этого начинает протекать большой форсирующий ток управления тиристора (4). На входе датчика тока (2) появляется сигнал больше порога срабатывания порогового устройства (5), в результате чего на вход управления выходным напряжением источника питания(1) поступает сигнал, который уменьшает напряжение на выходе источника питания (1). Это напряжение уменьшается до тех пор, пока ток управления тиристором (4) не уменьшится до величины, при которой сигнал на выходе датчика тока (2) не станет равным порогу срабатывания порогового устройства (5). При этом величина тока управления тиристора (4) обеспечивает гарантированное поддержание тиристора (4) во включенном состоянии и не зависит от изменения входной вольтамперной характеристики тиристора (4), например при изменении температуры тиристора (4). Таким образом, адаптивное устройство для управления силовым тиристором обеспечивает стабилизированное значение тока управления тиристора (4) и оптимальную форму этого тока. Величина форсированного тока управления тиристора (4) определяется величиной выходного напряжения источника питания (1) до подачи импульса Uзап, а его длительность - величиной емкости конденсатора на выходе источника питания (1) и задержкой выходного сигнала порогового устройства (5).The inventive device operates as follows. When a start pulse is applied to the input of the key device (3), the key device (3) connects a power source (1) to the thyristor control input (4) through the current sensor (2). As a result of this, a large boost current of thyristor control (4) begins to flow. At the input of the current sensor (2), a signal appears above the threshold of the threshold device (5), as a result of which a signal is received at the control input of the output voltage of the power source (1), which reduces the voltage at the output of the power source (1). This voltage decreases until the thyristor control current (4) decreases to a value at which the signal at the output of the current sensor (2) does not equal the threshold of the threshold device (5). Moreover, the control current of the thyristor (4) ensures guaranteed maintenance of the thyristor (4) in the on state and does not depend on changes in the input current-voltage characteristics of the thyristor (4), for example, when the temperature of the thyristor (4) changes. Thus, the adaptive device for controlling the power thyristor provides a stabilized value of the thyristor control current (4) and the optimal shape of this current. The magnitude of the boosted thyristor control current (4) is determined by the value of the output voltage of the power source (1) before applying the pulse Uap, and its duration is determined by the value of the capacitance of the capacitor at the output of the power source (1) and the delay of the output signal of the threshold device (5).
Высокая экономичность адаптивного устройства управления тиристором обусловлена тем, что величина выходного напряжения источника питания (1) автоматически подстраивается под входную вольтамперную характеристику тиристора (4) при заданной величине тока управления тиристора, при этом от источника питания (1) потребляется минимально возможная мощность. Заявляемое устройство в 1,5-2 раза экономичнее известного устройства управления силовым тиристором [3].The high cost-effectiveness of the adaptive thyristor control device is due to the fact that the output voltage of the power source (1) automatically adjusts to the input current-voltage characteristic of the thyristor (4) at a given value of the thyristor control current, while the minimum possible power is consumed from the power source (1). The inventive device is 1.5-2 times more economical than the known power thyristor control device [3].
При необходимости управления двумя и более тиристорами, например, в трехфазных тиристорных контакторах ключевое устройство (3) выполняется в виде управляемого генератора импульсов, а выводы управления тиристоров подключают к ключевому устройству (3) через трансформаторы, причем первичные обмотки трансформаторов включают последовательно.If it is necessary to control two or more thyristors, for example, in three-phase thyristor contactors, the key device (3) is made in the form of a controlled pulse generator, and the thyristor control leads are connected to the key device (3) via transformers, and the primary windings of the transformers are connected in series.
Минимальная мощность, рассеиваемая на управляющем электроде современных силовых тиристоров и обеспечивающая гарантированное включение тиристора во всех условиях эксплуатации, имеет величину 1-2 Вт. Современные импульсные источники питания с выходной мощностью несколько Вт имеют небольшие габаритные размеры. Датчик тока (2) может быть выполнен на резисторе, пороговое устройство (5) и ключевое устройство (3) - на транзисторах. Поэтому заявляемое устройство может быть реализовано в габаритных размерах зарядного устройства для сотового телефона.The minimum power dissipated on the control electrode of modern power thyristors and ensuring the guaranteed inclusion of the thyristor in all operating conditions is 1-2 W. Modern switching power supplies with an output power of several watts have small overall dimensions. The current sensor (2) can be performed on a resistor, the threshold device (5) and the key device (3) on transistors. Therefore, the inventive device can be implemented in the overall dimensions of the charger for a cell phone.
Источники информацииInformation sources
1. Абрамович М.И. и др. «Диоды и тиристоры в преобразовательных устройствах». Москва: Энергоатомиздат, 1992 г., стр. 134-162.1. Abramovich M.I. and others. "Diodes and thyristors in converting devices." Moscow: Energoatomizdat, 1992, pp. 134-162.
2. Авторское свидетельство СССР №576083, кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 20.11.1974 г.2. USSR author's certificate No. 576083, cl. IPC
3. Авторское свидетельство СССР №964894, кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 28.01.1981 г.3. USSR copyright certificate No. 964894, cl. IPC
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015135106/07A RU2605454C1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Adaptive device for controlling power thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015135106/07A RU2605454C1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Adaptive device for controlling power thyristor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2605454C1 true RU2605454C1 (en) | 2016-12-20 |
Family
ID=58697406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015135106/07A RU2605454C1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Adaptive device for controlling power thyristor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605454C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3942041A (en) * | 1973-10-18 | 1976-03-02 | Atmos Corporation | Thyristor control circuit |
FR2307394B1 (en) * | 1973-12-03 | 1978-09-15 | Siemens Ag | |
SU964894A1 (en) * | 1981-01-28 | 1982-10-07 | Волжское объединение по производству легковых автомобилей | Device for control of power thyristor |
GB2062372B (en) * | 1979-10-20 | 1984-05-10 | Plessey Co Ltd | Thyristor control circuits |
RU2084072C1 (en) * | 1994-09-19 | 1997-07-10 | Акционерное общество Научно-технический центр "АвтоВАЗ" | Power thyristor control device |
EP1069683A2 (en) * | 1999-07-15 | 2001-01-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Gate driving circuit for power semiconductor switch |
RU2308142C2 (en) * | 2005-06-16 | 2007-10-10 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") | Method and device for controlling thyristors of reverse transformer for powering anchor circuit of constant current electric motor (variants) |
WO2014198730A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Alstom Technology Ltd | Semiconductor switching circuit |
-
2015
- 2015-08-19 RU RU2015135106/07A patent/RU2605454C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3942041A (en) * | 1973-10-18 | 1976-03-02 | Atmos Corporation | Thyristor control circuit |
FR2307394B1 (en) * | 1973-12-03 | 1978-09-15 | Siemens Ag | |
GB2062372B (en) * | 1979-10-20 | 1984-05-10 | Plessey Co Ltd | Thyristor control circuits |
SU964894A1 (en) * | 1981-01-28 | 1982-10-07 | Волжское объединение по производству легковых автомобилей | Device for control of power thyristor |
RU2084072C1 (en) * | 1994-09-19 | 1997-07-10 | Акционерное общество Научно-технический центр "АвтоВАЗ" | Power thyristor control device |
EP1069683A2 (en) * | 1999-07-15 | 2001-01-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Gate driving circuit for power semiconductor switch |
RU2308142C2 (en) * | 2005-06-16 | 2007-10-10 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") | Method and device for controlling thyristors of reverse transformer for powering anchor circuit of constant current electric motor (variants) |
WO2014198730A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Alstom Technology Ltd | Semiconductor switching circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102336161B1 (en) | Multi-stage gate turn-off with dynamic timing | |
KR101345078B1 (en) | Switching power converter and method to control the switching power converter | |
US10638562B2 (en) | Power converter, LED driver and control method | |
US10652960B2 (en) | Power converter, LED driver and control method | |
TWI511605B (en) | Dynamic control of power switching bipolar junction transistor | |
KR20140020212A (en) | Pulsed gate driver | |
US9641084B2 (en) | Control method and control circuit for switching power supply | |
US9762124B2 (en) | Integrated thermal and power control | |
US6229356B1 (en) | Stabilized gate drivers | |
Krishna et al. | Closed loop analog active gate driver for fast switching and active damping of SiC MOSFET | |
US20170181236A1 (en) | Led driving circuit, led device comprising the same, and driving method of led | |
RU2605454C1 (en) | Adaptive device for controlling power thyristor | |
US9655181B2 (en) | Universal input and wide output function for light emitting diode (LED) driver | |
KR20170119376A (en) | Load adjust apparatus of pedal generator in electric bicycle | |
JP6324185B2 (en) | Current switching device with IGCT | |
TW202002489A (en) | Rectifier circuit, switching power converter using the rectifier circuit, and related methods | |
US10320194B2 (en) | Control feedback loop design with fast transient response for multi-level converter | |
US9537396B2 (en) | Power switch control by adjusting the base current of a bipolar transistor | |
JP2022528211A (en) | Power management methods and systems | |
RU172707U1 (en) | CURRENT STABILIZATION DEVICE WITH ACTIVE POWER CORRECTOR CORRECTOR | |
RU192343U1 (en) | Control device thyristor voltage boost controller | |
KR101708175B1 (en) | Load adjust apparatus of pedal generator in electric bicycle | |
US9973091B2 (en) | Precise and dynamic control of synchronous rectification switch voltage in a switched mode power supply | |
KR102332398B1 (en) | Voltage control apparatus | |
JP6889284B2 (en) | Semiconductor switch control circuit and switching power supply |