SU1381665A1 - Тиристорный ключ дл преобразовател переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нреобразова- тельной технике. Цель изобретени  - повышение надежности за счет уменьшени  амплитуды и скорости нарастани  напр жени  на тиристорах. Наличие в силовой схеме тиристорного ключа 1 индуктивных улемен- тов (дросселей 2) обуславливаег в момент обрыва обратных токов диодчн но вленис коммутационных перенапр жений. Oi paHH- чение амплитуды импульса перенапр жени  происходит за счет П1унтированп  1иристор- но-диодных пар на тиристорах 3 и диодах 4 зап1итными КС,-цепочками. Ограпичение крутизны нарастани  напр жени  на тиристор- но-диодных парах происходит за счет протекани  обратного тока через резистор 5 и цепочку из разв зываюше1Ч) диода 12 и конденсатора 7, за счел чсмо дожигаетс  поставленна  цель. 1 ил.

Description

S

(Л

с ас

Oi О5 СП

Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и может быть применено , например, в тиристорных преобразовател х частоты дл  индукционной электротермии .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности за счет уменьшени  амплитуды и скорости нарастани  напр жени  на тиристорах .

На чертеже приведена принципиальна  электрическа  схема устройства.

Тиристорный ключ 1 дл  преобразовател  переменного тока содержит Л парал- соединенных ветвей из последовательно включенных дроссел  2 и тиристорно- диодной пары, состо ш,ей из тиристора 3 и диода 4, зашунтированной цепью RC, состо щей из резистора 5 и конденсаторов 6, 7.

При этом один вывод конденсатора 7 соединен с обшей точкой катодов тиристоров 3, другой вывод конденсатора 7 через дополнительный тиристор 8 и ограничительный резистор 9 соединен с управл ющим электродом тиристора 3 тиристорно-диодной пары, кроме того, обща  точка ограничительных резисторов 9 и дополнительного тиристора 8 соединена через включенные параллельно стабилитрон 10 и шунтирующий резистор 11 с общей точкой катодов тиристоров 3, а обща  точка конденсатора 7 и дополнительного тиристора 8 соединена с катодом разв зывающего диода 12. Дополнительные конденсаторы 6 одними выводами образуют общую точку с анодом разв зывающего диода 12, а другими соединены с а)1одами тиристоров 3 соответствующих тиристорно- диодных пар. Параллельно цепочке из последовательно соединенных конденсатора 7 и разв зывающего диода 12 подключен резистор 5.

Тиристорный ключ работает следующим образом.

К приходу очередного отпирающего импульса на дополнительный тиристор 8 конденсатор 7 и дополнительные конденсаторы б зар жены до напр жени , определ емого параметрами преобразовательной системы, в которую входит тиристорный ключ 1, и параметрами RC-цепочки с пол рностью, указанной на чертеже.

Дополнительный тиристор 8 включаетс  и происходит разр д конденсатора 7 по цепи: дополнительный тиристор 8, ограничительные резисторы 9, управл ющие электроды тиристоров 3. При этом происходит формирование управл ющих импульсов дл  тиристоров 3 с высокой крутизной фронта. Тиристоры 3 открываютс , и через дроссели 2, предназначенные дл  коммутации и выравнивани  токов тиристорно-диодных пар, и тиристоры 3 протекает положительна  полуволна тока, определ ема  параметрами преобразовательной системы. Одновременно происходит разр д конденсаторов 6 по

5

0

5

0

5

0

5

0

5

контуру: 6, 3, 5. Амплитуда тока разр да определ етс  сопротивлением резистора 5.

При приложении к зажимам тиристорно- го ключа 1 напр жени  обратной пол рности включаетс  диод 4, формиру  отрицательную полуволну тока. Во врем  работы диодов 4 к тиристорам 3 прикладываетс  отрицательное напр жение, равное пр мому падению напр жени  на диодах 4, и они восстанавливают свои управл ющие свойства .

Наличие в силовой схеме тиристорного ключа 1 индуктивных элементов (дросселей 2), обуславливает в момент обрыва обратных токов диодов по вление коммутационных перенапр жений.

Ограничение амплитуды импульса перенапр жени  происходит за счет щунтиро- вани  тиристорно-диодных пар защитными RC-цепо чками, а ограничение крутизны нарастани  напр жени  на тиристорно-диодных парах происходит за счет протекани  обратного тока через резистор 5 и цепочку из разв зывающего диода 12 и конденсатора 7. При этом в начальный момент возникновени  импульса перенапр жени  зар дный ток конденсатора 6 протекает через разв зывающий диод 12 и конденсатор 7, что исключает возникновение начального скачка напр жени  на дополнительном резисторе 5 и на выводах тиристорно-диодных пар. В момент, когда напр жение на конденсаторе 7 превысит падение напр жени  на резисторе 5, разв зывающий диод 12 закрываетс  и дальнейщий зар д конденсаторов 6 будет происходить через резистор 5. Поскольку наличие конденсатора 7 исключает наличие начального скачка напр жени , сопротивление резистора 5 может быть выбрано из услови  апериодичности процесса демпфировани , это дает возможность снизить амплитуду напр жени  на вентильной паре, возникающей при восстановлении напр жени  на диоде 4. В свою очередь увеличение сопротивлени  резистора 5 снижает амплитуду разр да конденсаторов b по контуру с элементами 6, 3, 5 в момент отпирани  тиристоров 3, что улучп ает их тепловой режим и снижает общее значение скорости нарастани  пр мого тока.

После окончани  процесса зар да конденсатора 7 и дополнительных конденсаторов напр жение на них будет иметь пол рность, указанную на чертеже, при этом закрытый разв зывающий диод 12 предотвращает разр д конденсатора 7 через резистор 5.

С приходом очередного управл ющего импульса на вход дополнительного тиристора 8 происходит его включение и разр д конденсатора 7 по контуру;-конденсатор 7- тиристор 8- резистор 9-управл ющие электроды тиристоров 3- конденсатор 7, формиру  управл ющие импульсы тиристоров 3. При включении тиристоров 3 процессы повтор ютс .

Дл  стабилизации амплитуды управл ющих импульсов, при изменении напр жени  на конденсаторе 7 в процессе работы, в схеме использован стабилитрон 10 и шунтирующий резистор 11.

При включении дополнительного тиристора 8, стабилитрон 10 ограничивает уровень напр жени  на конденсаторе 7, стабилизиру  управл ющие импульсы, а щунти- рующий резистор 11 уменьшает амплитуду тока через стабилитрон 10 до допустимого уровн .

Как следует из принципа действи  ти- ристорного ключа 1, конденсатор 7 используетс  в основном как формирующий импульсы управлени , дополнительные конденсаторы 6 с дополнительным резистором 5 используютс  дл  демпфировани  перенапр жений . Поэтому емкость конденсатора 7 выбираетс  из услови  обеспечени  достаточных дл  включени  тиристоров 3 управл ющих импульсов по амплитуде и их длительности .

Величина емкости конденсаторов 6 выбираетс  из услови  обеспечени  демпфировани  с требуемой скоростью нарастани  напр жени  на тиристорно-диодных парах. Схема тиристорного ключа позвол ет ограничить крутизну нарастани  и амплитуду импульса перенапр жени  на тиристорно-диодных парах, а также использовать энергию перенапр жени , накслпленную конденсатором RC-цепочки дл  формировани  управл ющих импульсов, и тем самым повысить надежность работы.

Подк.:1ючение же общей точки конденсаторов защитных RC-цепочек к одному из выводов резистора этой цепочки, другой вывод которого св зан с катодами тиристоров, позвол ет значительно упростить схему, уменьшить габариты и применить эффективную систему теплоотвода энергии, рассеиваемой этим резистором.

Тиристорный ключ  вл етс  законченным функциональным узлом вентильных преобразовательных систем, который совмещает ос

новные функции ключа с функци ми защиты от перенапр жений и формировател  управл ющих импульсов. Дл  высоковольтных преобразователей можно использовать последовательное соединение ключей.

В насто щее врем  создаетс  опытно- промыщленный образец полупроводникового преобразовател  частоты мощностью 250 кВт частотой 2400 Гц, ППЧ-250-2,4, с тиристор- ными ключами по данному изобретению.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   0

   0

   5

   0

   Тиристорный ключ дл  преобразовател  переменного тока, содержащий N параллельно соединенных ветвей из последовательно включенных дроссел  и тиристорно-диодной пары, защунтированной RC-цепочкой, при этом один вывод конденсатора RC-цепочки соединен с общей точкой катодов тиристоров и анодов диодов тиристорно-диодной пары, другой вывод конденсатора через дополнительный тиристор и соответствующий ограничительный резистор соединен с управл ющим электродом тиристора соответствующей тиристорно-диодной пары, кроме того 5 обща  точка ограничительных резисторов и дополнительного тиристора соединена через включенные параллельно стабилитрон и щун- тирующий резистор с общей точкой катодов тиристоров тиристорно-диодных пар, а обща  точка конденсатора и дополнительного тиристора соединена с катодом разв зывающего диода, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности за счет уменьшени  амплитуды и скорости нарастани  напр жени  на тиристорах, введены дополнительный резистор и ;V дополнительных конденсаторов, причем дополнительные конденсаторы одними выводами образуют общую точку с анодом разв зывающего диода, а другими соединены с анодами тиристоров соответствующих тиристорно-диодных пар, кроме того параллельно цепочке из последовательно соединенных конденсатора и разв зывающего диода подключен дополнительный резистор.