SK79696A3 - Converter circuit - Google Patents

Description

Úlohou vynálezu je navrhnúť zapojenie striedača s tyristormi riadenými záporným impulzom, ktoré vystačí s čo najmenším počtom obvodových prvkov a teda je priestorovo nenáročné a nie draho vyrobiteľné.

Táto úloha sa u zapojenia zhora uvedeného druhu rieši tým, že odpojiteľné tyristory, riadené záporným impulzom sú riadené na tvrdo a prostriedky, obmedzujúce nárast napätia, obsahujúce najmenej jeden kondenzátor pre jednu vetvu, ktorý je usporiadaný paralelne k jednej z antiparalelných diód príslušného tyristoru riadeného záporným impulzom.

Jadrom vynálezu teda je, že tyristory, riadené záporným impulzom, sú riadené na tvrdo, a prostriedky obmedzujúce nárast napätia obsahujú iba jeden kondenzátor, ktorý je zapojený paralelne k jednej z antiparalelných diód. Pritom je výhodné zapojiť pre každú antiparalelnú diódu kondenzátor.

Tento spôsob riadenia spoločne s prostriedkami obmedzujúcimi nárast napätia dovoľuje zjednodušenie prostriedkov obmedzujúcich nárast napätia, napr. pre známe McMurray a Undeland zapojenia. Najmä sa môže zmenšiť počet odporov a diód a hodnoty zostávajúcich kondenzátorov a indukčností sa môžu podstatne zmenšiť.

Rozvinutie vynálezu je potom obsiahnuté v závislých patentových nárokoch.

Prehľad obrázkov na výkresoch

V ďalšom texte bude vynález bližšie vysvetlený na príkladoch prevedenia s pomocou výkresu:

Na obr. 1 je znázornená schéma zapojenia prvého príkladu prevedenia vynálezu.

Na obr. 2 je znázornená schéma zapojenia druhého príkladu prevedenia vynálezu.

Na obr. 3 je znázornená schéma zapojenia ďalšieho príkladu prevedenia vynálezu.

Na obr. 4 je znázornená schéma prevedenia vynálezu, ktorý vystačí s najnižšími nákladmi na obvodové prvky.

V obrázkoch znázornené rovnaké diely sú zásadne opatrené rovnakými vzťahovými značkami.

Príklady prevedenia vynálezu

Obr. 1 ukazuje náhradnú schému zapojenia prvého príkladu prevedenia vynálezu. Podľa vynálezu sa riadi tyristormi GTO zapojenie, t.j. riadené záporným impulzom „natvrdo. Ako nové obmedzenie záťaže vyskytujú sa dynamické lavínovité javy v priebehu odpojovacieho procesu. Kremíková plocha polovodičového homogénne^ uzatvoriť, proces urýchliť tak, môže zvýšiť čipu, ktorá je k dispozícii, môže sa

Riadením „natvrdo môže sa zapínací medza zničenia tyristorov GTO sa z doterajších 500 A^is na 3000 A^us, jedna vetva že a vyššie.

V obr. 1 je znázornená s prvým odpojovacím tyristorom GT02, ako tyristorom GTO1 a s druhým odpojovacím i antiparalelne k nim usporiadané diódy Dl a D2 . Vetva je zapojená na kladný a záporný prípoj jednosmerného zdroja napätia, predstavovaného medziobvodovým kondenzátorom Czk. Tyristory GTO sa striedavo spúštajú neznázornenou riadiacou jednotkou, ako je popísané vo vyššie uvedených tlačovinách, preto sa na prípoji pre zátaž vytvorí striedavé napätie. Je

samozrejmé,	že sa môže usporiadat viac rovnakým spôsobom
vytvorených	vetví, ktorými sa vybuduje viacfázový systém
striedavého	napätia. Z dôvodu prehľadnosti je v obrázkoch

znázornená však vždy iba jedna vetva.

Prostriedky obmedzujúce nárast napätia zahŕňajú podľa príkladu prevedenia, znázorneného v obr. 1, pre každú vetvu iba jeden kondenzátor Cl a C2 , ktorý je zapojený paralelne k jednej z antiparalelných diód Dl, prípadne D2 usporiadané antiparalelne k príslušnému tyristoru. Kondenzátor Cl alebo C2 môže byt prirazený k jednému tyristoru GTO1 alebo k druhému tyristoru GTO2. Je však tiež možné usporiadat pre každý tyristor, t. j. paralelne ku každej antiparalelnej dióde kondenzátor.

Pri porovnaní so známym McMurray zapojením odpadajú preto diódy, zapojené medzi antiparalelnou diódou a kondenzátorom a tzv. nulový odpor. Tým zahŕňajú prostriedky obmedzujúce nárast napätia iba jednu indukčnost L medzi oboma tyristormi jednej vetvy a k tomu paralelne zapojenú diódu D3 . Prípoj pre zátaž vetvy môže byt tvorený buď stredným vývodom cievky indukčnosti L, alebo uzlovým bodom, teda spoločným uzlovým bodom dvoch jednotlivých do série zapojených cievok.

V rámci vynálezu je usporiadať pre jednu vetvu iba jeden kondenzátor, alebo pre každý tyristor vždy jeden kondenzátor. V prípade jedného kondenzátoru mala by jeho kapacita zodpovedať súčtu jednotlivých kondenzátorov.

Vynálezom sa zjednoduší tiež mechanická konštrukcia, lebo bude potrebné iba 7 alebo 8 chladičov miesto 10 pre jedno zapojenie.

Ale tiež hodnoty zostávajúcich obvodových prvkov sa môžu zmenšiť. Pre medziobvodové napätie 3kV sa budú potrebovať kondenzátory Cl a C2 iba s hodnotou

0,5/iF prípadne 1/uF pre jeden indukčnosť kondenzátor miesto

3/uF a pre dimenzovanie vypínacieho

2yuH miesto sa moze prúdu ľ max dosiaľ lOyuH .

Ako návod pre povedať, ze pomer maximálneho súčtu kapacity alebo kapacít kondenzátorov má byť rovný alebo väčší než 2kV pre yus. Pre výpočet indukčnosti alebo indukčností platí pravidlo, že pomer medz iobvodového napätia k súčtu indukčností je väčší alebo rovný lkA za yus .

	V obr. 2	je	znázornená	varianta	zapojenia podľa
obr.	1 . Pritom	sú	indukčnosti	L1 a	L2 prostriedkov

obmedzujúcich nárast napätia usporiadané medzi antiparalelnými diódami Dl resp. D2 a zodpovedajúcimi tyristormi. Dióda D3 je usporiadaná medzi oboma tyristormi a prípoj pre záťaž je tvorený spojením oboch antiparalelných Dl a D2 . V tomto zapojení sa môžu použiť tyristory, ktorých napätie anóda - katóda v blokovacom smere je obmedzené na približne 20 až 100 V. Týmto spôsobom sa obmedzí prepätie na odpojovaných tyristorových prvkoch zvedením do napájacieho prúdového obvodu. V dôsledku toho sa nemôžu použiť zvyčajné tyristory so skrátenou anódou pre tento typ zapojenia.

V obr. 3 je znázornené také prevedenie vynálezu, ktoré je odvodené od tak zvaného Undelandovho zapojenia. Opäť je polovodičovým spínačom, tvoreným tyristormi GT01 a GTO2 jednej vetvy, paralelne pripojená vždy jedna antiparalelná dióda Dl resp. D2 . Prostriedky obmedzujúce nárast napätia zahŕňajúce pre vetvu najmenej jeden kondenzátor Cl alebo C2, ktorý je usporiadaný paralelne k príslušnej antiparalelnej dióde. Tiež tu sa môže podľa voľby usporiadať buď jeden, alebo pre každý tyristor jeden kondenzátor. V opačnom prípade k prevedeniam podľa obr. 1 a 2 nie sú prostriedky obmedzujúce nárast prúdu usporiadané medzi tyristormi, ale sú privrátené ku kladnému alebo zápornému pólu zdroja jednosmerného napätia. V príklade podľa obr. 3 sú prostriedky privrátené ku kladnému pólu a zahŕňajú indukčnosť L s paralelne zapojenou diódou D3.

Konečne obr. 4 ukazuje ešte jedno prevedenie, ktoré vyjde s najnižšími nákladmi na obvodové prvky:

Pri použití tyristorov s lavínovitým chovaním v spiatočnom smere (napr. v dôsledku krátkej anódy alebo integrovaného lavínovitého pásma) môže sa vytvoriť také zapojenie, u ktorého sú ako polovodičové spínače, tvorené tyristormi GT01 a GTO2, tak tiež i prirazené antiparalelné diódy Dl a D2 pre jednu vetvu usporiadané v sérii medzi kladným a záporným pólom zdroja jednosmerného napätia. Obmedzenie nárastu prúdu je prevádzané indukčnosťou L, ktorá je usporiadaná vo vetvi medzi tyristormi a diódami. Prostriedky obmedzujúce nárast napätia obsahujú najmenej jeden kondenzátor C2 , ktorý sa môže zapojiť ľubovoľne paralelne k jednej z antiparalelných diód Dl , alebo D2 . Najmä je výhodné usporiadanie s jedným prídavným kondenzátorom C3, z tyristorov. Tiež tu sa zapojeným paralelne k jednému môže usporiadať iba jeden kondenzátor, alebo paralelne ku každej antiparalelnej dióde jeden kondenzátor.

U všetkých typov zapojenia, ktoré sú zhora uvedené, môže sa antiparalelná dióda nahradiť. sériovým zapojením diód s polovičnou výkonnosťou. U medziobvodového napätia 3 kV sa potrebuje buď jedna 4,5 kV antiparalelná dióda pre polovodičový spínač, alebo dve 2,5 kV diódy.

Dióda D2 má výhodne vysoké priepustné napätie. Tým sa dosiahne zmenšenie nulovej pracovnej doby a zmenší sa vplyv opačného zotavenia. Tým sa stáva celé zapojenie odolné proti výpadku reverzného zotavenia. Takáto dióda sa získa napríklad ožiarením vyššou dávkou elektrónov než u zvyčajných diód.

Súhrnne je možné povedať že sú k dispozícii potrebné predpoklady, aby sa vynález mohol realizovať s nepatrnými nákladmi na obvodové prvky.

Počet vetví sa pritom môže zvoliť ľubovoľný. Rovnako pre zvýšenie napäťovej pevnosti sa môžu polovodičové spínače zapojiť do série.

Claims (9)

1. Zapojenie striedača s najmenej jednou vetvou s párnym počtom odpoj iteľných tyristorov a s antiparalelnými diódami, ktoré sú zapojené antiparalelne k tyristorom, pričom vetva, alebo každá vetva je zapojená na zdroj jednosmerného napätia a stredný spoločný uzlový bod vetvy alebo každej vetvy tvorí prípoj pre záťaž, ako i s prostriedkami obmedzujúcimi nárast prúdu a napätia, ktoré chráni odpojiteľné tyristory pred príliš vysokými čelami nárastu prúdu a napätia, vyznačujúce sa tým, že odpojiteľné tyristory (GTO1, GT02) sú riadené na tvrdo a prostriedky obmedzujúce nárast napätia pre vetvu obsahujúcu iba jeden kondenzátor (Cl alebo C2), ktorý je usporiadaný paralelne k jednej z antiparalelných diód (Dl alebo D2) tranzistoru (GT01 alebo GT02).

2. Zapojenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že prostriedky obmedzujúce nárast prúdu (L, D3) obsahujúce paralelné zapojenie iba s jednou indukčnosťou (L) a iba s jednou diódou (D3) obmedzujúce prúd, pričom toto paralelné zapojenie je zaradené medzi tyristory (GT01. GT02) jednej alebo každej vetvy a stredný vývod indukčnosti (L) tvorí prípoj pre záťaž.

3. Zapojenie podľa nároku 2, vyznačujúc e sa tým, že indukčnosť (L) obsahuje dve oddelené do série zapojené cievky (Ll, L2) a prípoj pre záťaž je usporiadaný v strede oboch cievok.

4. Zapojenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že prostriedky (L, D3) obmedzujúce nárast prúdu sú usporiadané medzi kladným pólom alebo medzi záporným pólom zdroja jednosmerného napätia a jednou alebo každou vetvou a obsahujú paralelné zapojenie iba jednej indukčnosti (L) a iba jednej diódy (D3) obmedzujúcej prúd.

5. Zapojenie podľa nároku 1, vyznač tým, že prostriedky obmedzuj úce nárast prúdu obsahujú ako dve indukčnosti (Ll,

L2) , ktoré (GT01, tyristormi antiparalelnými diódami prípadne (Dl, D2) sú usporiadané vždy medzi príslušnými tak i diódu

GT02 ) jednej vetvy, (D3), ktorá je usporiadaná medzi tyristormi (GT01, GT02) jednej vetvy a prípoj pre záťaž je tvorený spojením antiparalelných diód (Dl, D2) a indukčnosti (Ll, L2) usporiadaných medzi antiparalelnými diódami (Dl, D2) a tyristormi (GT01, GTO2).

6. Zapojenie podľa nároku 1, vyzná čujúce tým, že tyristory (GTO1, smere, výhodne s lavínovitým vodivé v spiatočnom prostriedky indukčnosťou obmedzujúce (L) , ktorá je napätím od 20 V až do 100 V a nárast prúdu sú tvorené usporiadaná medzi tyristormi (GT01, GT02) vetvy.

7. Zapojenie podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že pre najmenej jeden tyristor (GTO1 alebo GTO2) je paralelne usporiadaný kondenzátor (Cl, C2) k zodpovedajúcej antiparalelnej dióde (Dl, D2).

8. Zapojenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že paralelne k jednej polovici (GTO1 alebo GTO2) tyristorov (GTO1 alebo GTO2) je usporiadaný ďalší kondenzátor (C3).

9. Zapojenie podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov 1 až 8, vyznačujúce sa tým, že kapacita kondenzátoru (Cl alebo C2), alebo súčet kapacít kondenzátorov (Cl alebo C2) prostriedku obmedzujúceho nárast prúdu je zvolený tak, že pomer odpojovaného prúdu, pre ktorý je zapojenie dimenzované, ku kapacite alebo súčtu kapacít je väčší alebo rovný 2 kv za yús a indukčnosč prostriedkov.obmedzujúcich nárast prúdu je zvolená tak, že pomer napätí medziobvodu k indukčnosti je väčší, alebo rovnaký 1 kA za yus.