SU1407373A1

SU1407373A1 - Устройство дл управлени @ последовательно соединенными тиристорами

Info

Publication number: SU1407373A1
Application number: SU864093420A
Authority: SU
Inventors: С.Я. Верховский
Original assignee: Институт прикладной физики АН СССР
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Изобретение относитс к пре- образовательыой технике и может быть использовано в электрофизических и промьшшанных установках дл коммутации электрических цепей в высоковольтных генераторах импульсов. Целью изобретени вл етс обеспечение работы с низкой частотой включени . Подключение параллельно каждому тиристору 1 блока защиты 2, содержащего дополнительный диод 6, конденсатор 4 и подсоединеннуго параллельно конденсатору 4 цепочку из лйвинного диода 5, дополнительного тиристора 7 и резистора 3, обеспечивает ограничение длительно приложек- ного к тиристору Г напр жени на уровне, не превышающем допустимого. При этом лавинный диод 5, через который период| чески с помощью дополнительного тиристора 7 сбрасьгоаетс избыточное напр жение зар да конденсатора 4, работает в импульсном режиме с большой скважностью, Точна регламентаци такого режима работы лавинного диода 5 обеспечивает его надежную работу и тем самым надеткную работу всего-устройства в области низких частот. Потери энергии при работе малы, так как энерги расходуетс лишь на компенсацию незначительной (вследствие введени дополнительного диода 6) утечки напр жени зар да конденсаторов 4, подключенных параллельно тиристорам 1 с наибольшим током утечки. 2 ил. а ш Ькз4

Description

Нэобретепие относитс к преобра- зовг1тельной текинке и может быть использовано в электрофизических н про №Л11шенных установках дл коммутации злектрнческмх цепей в БЫСОКОВОЛЬТНЫХ генераторах импульсов,

Целью изобретепип вл етс обес печение работы с низкой частотой зклйченнЯа

На фиг о 1 приведена схема уст ройртва дл управлени тиристорами 1Г Ьиг. 2 - временные диаграммы, по- 1сн1 ющие работу устройства,

(Устройство-по фиг. содержит п последовательно,соединенных THPHC; . Is блоки ЗЭШИТЫ 2j КЗЖДЫЙ ИЗ

которых подключен параллельно одному из тнрнсторОЕ 1 и содержнт резистор 3 ко1;денсатор 4, соединенный первой обкладкой с катодом соответ- стгрующего тиристора 1, лавиннь й диод 55 подключенный катодом .к второй обкладке конденсатора 4, дополпитель- TSi.ni диод 6, нодключениый анодом к апЬду соотБстствуюоаего основного тиристора 1 и катодом - к второй обкладке конденсатора А, дополнительный тиристор 7, который анодом под- - .лючен .к аноду лавинного диода 5 и катодом - к резистору 3, причем другой вывод резистора 3 соединен с пер пой обкладкой конденсатора 4, Управ ,ие электроды тиристоров I соединены с вьг/содом согласующих элемен- тсаз 8, входы которых подключены к вьЬсоду генератора 9 импульсов упрадЛс1Н11Я ,

Управл гопд ие электроды тиристоров. 7 ;соединены с выходами соответству- loEUiK согласу 01цих элементов 0j вхо- дь которых, подключены к выходу итратора 1 1-;м11ульсов управлени , К эндеисатор 4 предназначен дл у115е ьшен11Я скорости нарастани на- п;р ;кен}Ш. U; , ц, на тиристоре с малым током утечки,

Емкость С конденсатора выбираетс такой, что напр жение U .на за- щ|-щаемом тиристоре 1 успевает нарасти от напр жени , равного напр жению хшвинообразовани дибда 5, до напр жени , пе превь ша ощего предельно до

иустнмое напр жение И мого тиристора

.iSiiL e).;

пред

защищаеС --.р т, i,Jyi№ii5eh:ER,; Т .

L I: in,-,, КU,

L - npsA,

где Е - напр жение, приложенное к

цепи из последовательно соединенных тиристоров 1; R - сопротивление в закрытом

состопнии тиристора 1 с малым током утечки 5 RJ. - суммарное сопротивление в закрытом состо нии остальных тиристоров 1 блока. Лавинный диод 5 предназначен дл того5 чтобы ограничить разр д кон- де18сатора А на уровне напр жени U и Напр жение ид выбираетс близким к сред1 ему напр жению Ujp , приложенному к одному тиристору 1

Е

У. S Ucp

п

(2)

где U количество последонательнО соединенных тиристоров 1,

Резис-тор 3 предназначен дл уменьшени пиковой мощности обратных потерь на лавинном диоде 5. Сопротивление R резистора 3 выбираетс следующим образом:

р .- Уд1У. Р.

(3)

где Pi - допустима импульсна мощft

ность обратных потерь на

диоде 5 при соответствующей скважности импульсов тока через диод.

Устройство дл управлени тиристорами работает следующим образом.

Устройство используетс в качестве ключевого элемента дл преобразо- напи электрической энергии.

0

5

0

В момент tjj (фиг. 2) к цепи из последовательно включенньгх тиристоров 1 прикладьшаетс пр мое напр - ,)кение Е,

До момента Т прихода на управл ющие электроды тиристоров 1 отпирающих импульсов от генератора 9 через согласующие элементы 8 тиристоры I наход тс закрытом состо нии и удерживают приложенное к ним напр жение. Если генератор 11 импульсов не генерирует импульсы, то напр жение Е распредел етс между тиристорами 1 неравномерно

йследствие разброса токов утечки тиристоров I часть их окажетс под большим напр жением и,j, (фиг, 2аУ, а часть - под меньшим напр жением

и,

ллйИ.

(фиг, 26).

Если приложенное к тиристору напр жение превышает максимально допустимый уровень, тиристор выйдет из стро . Во избежание этого производитс принудительное выравнивание напр жени между последовательно включенными -тиристорами I, Дл этого в мо- меит t генератор I1 импульсов начинает генерировать импульсы с перио- дом следовани С, причем момент t может и пр.едгаествовать моменту tg,

После включени в момент t, тиристора 7 напр жение зар да конденсатора 4 прикладываетс к лавинному дио- ду 5, и если это напр жение превышает напр жение Цд лавинообразовани диода 5, то диод выходит н лавину и пропускает импульс тока i разр да конденсатора (фиг. 2в). Мощность об- ратных потерь на лавинном диоде ограничиваетс резистором 3, В момент t,, когда (. спадает до ид, ток разр дки конденсатора становитс .меньше тока удержани тиристора 7, кото- рый вследствие этого закрываетс . Одновременно с разр дкой тех конденсаторов i, напр жение .на которых превьпиало 11/, на интервале времени t, - t происходит дозар дка тех кон денсаторов 4, напр жение U, , кото

W W Ц

рых меньше Уд.

Поэтому в момент t. сумма напр жений на всех конденсаторах А равна приложенному к цепи последовательно соединенных тиристороп напр жению Е.

С момента времени Lj напр жение моке взрастает по закону

. --R,R,

в , ,..,|I|.

J 40

W

Необходимо отметить, что зар дка конденсаторов происходит током утечки тиристоров 1, поэтому она не приводит к дополнительным потер м энергии. Напр жение момента t делитс между закрытым тиристором 7 и лавинным диодом 5, который вследствие этого уже не находитс на ла

вине, а поэтому не перегреваетс .

В момент tj напр жение конденсаторе А, емкость которого выбрана в соответствии с выражением (1), достигает уровн , меньшего предельно допустимого напр жени тиристора 1 (фиг. 2а). Напр жение U 4,„ к моменту , tj несколько уменьшаетс вследст- ви(е утечки через последовательно вклю

Q

5 0 5 Q

0

5

0

ченные лавитп пый диод 5 и тиристор 7 (фиг. 26), Утечке напр жени и. через тиристор 1 преп тствует диод 6, обладающий значительным сопротивлением в обратном направлении. В-момент t. ге(ератор I I, генерирующий импульсы с периодом Г, выдает очередной импульс, поступающий на элементы 10, с выхода которых -импульс проходит на управл ющие электроды тиристоров 7, которые открываютс . На интервале напр жение ,((. вновь уменьтпаетс до U;, , а напр жение и j,j, возрастает на ве.пичину, компенсирующую утечку напр жени эа врем прошедшее с момента t,

Так как утечка незначительна, .то затраты энергии на ез компенсац1-1Ю малы. Такие циклы выравнивани напр жени повтор ютс с периодом с до момента Т, когда от генератора 9 через элементы 8 поступают импульсы на управл ющие электродь тиристоров I, Тиристоры включаютс . Ко 1денса- торы 4 ограничивают скорость нарастани напр жени на тиристорах I, включающихс позже остальных вследствие разброса характеристик. Затем тиристоры I закрываютс , например вследствие уь(еньгаени тока через них до уровн , меньшего тока улержани . В момент време} и tg. к последов тель- ной цепи тири сторор I вно ь прикладываетс напр жение Е и рабочий цикл повтор етс .

Таким образом, блоки защиты 2 . длительно выравнивают напр жение между послеповательно соединенными тиристорами 1 и ограничивают скорость нарастани напр жени на них в переходных режимах. При включении тиристоров I с низкой частотой - от однократных импульсов до дес тков герц, работа всех элементой устройства точно регламентируетс .

Лавинные диоды работают в импульсном режиме с большой ( 100) скважностью и с допустимой пнковой мош- ностью обратных потерь, В таком режиме лавинные диоды способны работать длительное врем . Этим обеспечиваетс надежна работа устройства блока в диапазо не низких частот. Потери энергии на выравнивание напр жени между последовательно -соединенными тиристорами 1 малы, так как определ ютс лишь энергией, идущей

5U

на компенсацию незначительной утечки

иапр жбнил ,„ц кокдеисаторов А,

ч ормула изобретени Устройство дл управлени п последовательно соединенными тиристорами, содержащее генератор импульсов управ , г)ени , выход которого предназначен дп соединени с управл ющими элек- 1|родами тиристоров, п конденсаторов, г ерва обкладка каждого из которых Г |редназкачена дл подключени к ка- 1|оду соответствующего тиристора, а втора соединена с катодом соответ- С твуютего лавинного диода и п. резис- tjopOB, отличающеес тем, что, с целью обеспечени работы с Йизкой частотой включени , введены п

s

дополнительных диодов, п дополнительных тиристоров и генератор импульсов управлени дополнительными тиристорами , выход которого предназначен дл соединени с управл ющими электродами дополнительных тиристоров, анод каждого из которых, соединен с анодом соответствующего лавинно О диода, а катод соединен также с одним выводом соответствуклцего резистора , другой вывод которого соединен с первой обкладкой конденсатора, точка соединени второй обкладки конденсатора и катода лавинного диода соединена с катодом соответствующего дополнительного диода, анод которого предназначен дп подключени к аноду соответствующего тиристора.

Фиг. 2

Claims

Формула изобретения

Устройство для управления η последовательно соединенными тиристорами, содержащее генератор импульсов управ ления, выход которого предназначен ля соединения с управляющими элекродами тиристоров, η конденсаторов, . Л т

первая обкладка каждого из которых г/редназкачена для подключения к каΊ оду соответствующего тиристора, а йторая соединена с катодом соответствующего лавинного диода и η резисторов, отличающееся тем, Что, с целью обеспечения работы с Лизкой частотой включения, введены η дополнительных диодов, η дополнительных тиристоров и генератор импульсов управления дополнительными тиристорами, выход которого предназначен для соединения с управляющими электродами дополнительных тиристоров, анод каждого из которых, соединен с анодом соответствующего лавинного диода, а катод соединен также с одним выводом соответствующего резистора, другой вывод которого соединен с первой обкладкой конденсатора, точка соединения второй обкладки конденсатора и катода лавинного диода соединена с катодом соответствующего дополнительного диода, анод которого предназначен для подключения к аноду соответствующего тиристора.

Фиг. 1 max.

L· ---k .______-k _____ а ^r • t ί/, . i t ί* t I k e

t_e Мг ^r M* г if t

Фиг. Z