SU1728945A1 - Высоковольтный полупроводниковый управл емый вентиль - Google Patents

Abstract

Использование: в электротехнике, а именно в высоковольтных преобразовател х . Сущность изобретени : устройство содержит тиристоры 1, R-цепи 2, RC-цепи З, герконы 4, диоды 5, резисторы 6 и блок управлени . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных преобразовател х.

Известны высоковольтные полупроводниковые вентили с зависимым управле- нием, содержащие дроссели насыщени , первичные обмотки которых включены последовательно с тиристорами, а вторичные подключены к управл ющим переходам тиристоров .

Недостатками таких устройств  вл ютс  их сложность и большие габариты дросселей насыщени .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  высоко- вольтный полупроводниковый вентиль, содержащий две антипараллельно включенные ветви последовательно соединенных тиристоров, кажда  из которых имеет диод и резисторы в цепи управлени  и выравни- вающие R- и RC-цепи. Кроме того, вентиль содержит систему распределени  импуль- coBj выполненную на герметизированных магнитоуправл емых контактах, обмотки возбуждени  которых отделены слоем высо- ковольтной изол ции и подключены к блоку управлени .

Недостатком вентил   вл етс  его низка  надежность, обусловленна  большим числом элементов, вход щих в его состав, повышенной токовой нагрузкой геркона, коммутирующего суммарный ток управлени  всех тиристоров ветви, крайне неравномерным распределением потенциала на последовательно соединенных приборах, вызванным  вно выраженной очередностью их включени  и выключени .

Цель изобретени  - повышение надежности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в высоковольтном полупроводниковом управл емом вентиле, содержащем две антипараллельно включенные ветви последовательно соединенных тиристоров, кажда  из которых имеет диоды и ограничительный резистор в цепи управлени  и выравнивающие R- и RC- цепи, а также содержащем систему распределени  импульсов управлени , выполненную на герметизированных магнитоуправл емых контактах, обмотка возбуждени  которых от- делена высоковольтным изол тором и подключена к блоку управлени , в каждую из упом нутых ветвей введены дополнительные герконы и диоды, количество которых дл  одной ветви выбираетс  из соотношени 

пг UB/Ur пд ив/ид, где UB - рабочее напр жение вентил ;

Ur - рабочее напр жение одного геркона;

ид - рабочее обратное напр жение одного диода,

все герконы и диоды распределены равномерно вдоль ветви тиристоров и включены в цепь управлени  первого от анода данной ветви вентил  и каждого i-ro тиристора:

ir 1 + Ur/UT, . 1Д 1 + UA/UT. где ir- пор дковый номер очередного тиристора , в управл ющую цепь которого включен геркон;

1Д - пор дковый номер очередного тиристора , в управл ющую цепь которого включен диод;

DT - рабочее напр жение одного тиристора;

а ограничительные резисторы включены в цепь управлени  одного из тиристоров каждой ветви, причем все упом нутые герконы, диоды, ограничительный резистор и переходы управл ющий электрод - катод всех тиристоров данной ветви образуют собой последовательно соединенную цепь.

Кроме того, высоковольтный изол тор системы распределени  импульсов управлени  выполнен в виде диэлектрического корпуса преимущественно пр моугольной формы с двум  полост ми, разделенными общим дном, в одной из которых размещена обмотка возбуждени , а во второй - герконы , причем полость дл  герконов разделена параллельными диэлектрическими перегородками на отделные секции, в которых с выводами, перпендикул рными их продольной оси, и расположены герконы, при этом высота перегородок превышает диаметр колбы герконов. Обмотка возбуждени  выполнена в виде четырех катушек, размещенных по углам пр моугольной полости и снабженных цилиндрическими ферромагнитными сердечниками, оси которых параллельны между собой, а также четырьм  пластинчатыми ферромагнитными сердечниками , соедин ющими попарно цилиндрические сердечники таким образом, что цилиндрические сердечники каждой катушки оказываютс  магнитно соединенными своими концами с концами цилиндрических сердечников двух соседних катушек, причем пластинчатые сердечники, лежащие на дне упом нутой полости расположены перпендикул рно продольным ос м герконов-, длина пластинчатых сердечников равна ширине р да герконов, а катушки соединены между собой таким образом, что соседние пластинчатые сердечники образуют разноименные полюса, обе полости диэлектрического корпуса со всеми упом нутыми элементами залиты эпоксидным компаундом , причем уровень заливки секций превышает диаметр герконов, но меньше высоты перегородок.

Изобретение обеспечивает снижение токовой нагрузки герконов до величины тока отпирани  одного тиристора (при последовательном соединении управл ющих переходов тиристоров ток управлени   вл етс  общим дл  всех приборов и практически не зависит от их числа); одновременность отпирани  и запирани  последовательно соединенных приборов (так как ток управлени  подаётс  одновременно во все управл ющие переходы), что способствует равномерному распределению потенциала между ними; сокращение числа токоограничивающих резисторов до одного на каждую ветвь вентил .

На фиг.1 изображена одна из ветвей вентил  дл  случа , когда Ur/Ur 3 и ид/иг 2; на фиг.2 - ветвь вентил  при Ur/Ur 1 и ид/иг 1; на фиг.З-конструкци  системы распределени  имульсов управлени ; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.З.

Высоковольтный полупроводниковый управл емый вентиль содержит две параллельно включенные ветви последовательно соединенныхтиристоров 1, шунтированных R- и RC-цеп ми 2 и 3. В цепь управлени  определенных тиристоров ветви включены герконы 4 и диоды 5, кроме того, в управл ющую цепь одного из тиристоров каждой ветви введен ограничительный резистор 6.

Высоковольтный изол тор системы распределени  импульсов управлени  выполнен в виде диэлектрического корпуса 7 с двум  полост ми, в одной из которых размещена обмотка возбуждени , а в другой - герконы 4, причем последние размещены в отдельных секци х, образованных параллельными диэлектрическими перегородками 8. Обмотка возбуждени  выполнена в виде четырех катушек 9, снабженных цилиндрическими ферромагнитными сердечниками 10, оси которых параллельны между собой, а также четырьм  дополнительными ферромагнитными пластинчатыми сердечниками 11, соедин ющими попарно цилиндрические сердечники 10 катушек 9 таким образом, что противоположные концы цилиндрических сердечников каждой катушки оказываютс  магнитно соединенными с соответствующими концами цилиндрических сердечников двух соседних катушек, причем пластинчатые сердечники 11, лежащие на дне полоси, расположены перпендикул рно продольной оси герконов4,а катушки 9 соединены между собой таким образом, что эти пластинчатые сердечники образуют разноименные полюса. Обе полости диэлектрического корпуса 7 залиты эпоксидным компаундом 12. Обмотка 9 возбуждени  системы распределени  импульсов подключена к блоку управлени .

Вентиль работает следующим образом.

При подаче сигнала на обмотку 9 герконы 4 замыкаютс . При этом в той ветви, на которой в данный момент имеетс  положительное напр жение, по цепочке: анодный

вывод ветви, геркон 4, ограничительный резистор 6, диод 5, переход управл ющий электрод - катод первого тиристора, анод следующего тиристора и т.д., катодный вывод ветви, начинает протекать ток управлени , который отпирает все тиристоры рассматриваемой ветви. При смене пол рности напр жени  на выводах вентил  аналогичным образом включаютс  тиристоры другой ветви. После сн ти  управл ющего

сигнала с катушек 9 герконы 4 размыкаютс  и вентиль запираетс  при ближайшем переходе синусоиды коммутируемого тока через нулевое значение.

Предлагаемый вентиль реализован на

основе высоковольтных тиристров Т143- 400-18 и герконов МКА-52141А и внедрен на научно-техническом предпри тии Элкон (г.Харьков) в разрабатываемой системе бесконтактной селективной коммутации модул торных шкафов издели  88Н6.

Таким образом, предлагаемый вентиль более надежен, чем известный.

Claims (2)

1. Высоковольтный полупроводниковый

управл емый вентиль, содержащий две антипараллельно включенные ветви последовательно соединенных тиристоров, кажда  из которых содержит диод и ограничительный резистор в цепи управлени , а также

блок распределени  импульсов управлени , выполненный на герконе с обмоткой возбуждени , между которыми расположен высоковольтный изол тор, причем обмотка возбуждени  предназначена дл  подключени  к блоку управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, в каждую из упом нутых ветвей введены дополнительные герконы и диоды, количество Пг которых дл  одной ветви выбрано из соотношени 

nr UB/Ur: пд ив/ид, где UB - рабочее напр жение вентил ;

Ur - рабочее нар жение одного геркона; 1)д - рабочее обратное напр жение одного диода,

все герконы и диоды расположены вдоль ветви тиристоров и включены в цепь управлени  первого от анода данной ветви вентил  и каждого i-ro тиристора:

lr 1 +(Ur/UT); д 1 +(UA/UT), где ir - пор дковый номер очередного тиристора , в управл ющую цепь которого включен геркон;

1Д- пор дковый номер очередноготири- стора, в управл ющую цепь которого включен диод;

UT - рабочее напр жение одного тиристора ,

а ограничительные резисторы включены в цепь управлени  одного из тиристоров каждой ветви, причем все герконы, диоды, огра- ничительный резистор и переходы управл ющий электрод - катод всех тиристоров данной ветви образуют собой после- довательную цепь.

2. Вентиль по п.1,отличающийс  тем, что высоковольтный изол тор блока распределени  импульсов управлени  вы- полней в виде диэлектрического корпуса пр моугольной формы с двум  полост ми, разделенными общим дном, в одной из которых размещена обмотка возбуждени , а во второй - герконы, между которыми рас- положены диэлектрические перегородки, образующие отдельные секции, в которых с выводами, перпендикул рными их продольной оси, расположены герконы, при этом

высота перегородок превышает диаметр колбы герконов, обмотка возбуждени  выполнена в виде четырех катушек, размещенных по углам пр моугольной полости и снабженных цилиндрическими ферромагнитными сердечниками, оси которых параллельны между собой, а также четырьм  пластинчатыми ферромагнитными сердечниками , соедин ющими попарно цилиндрические ферромагнитные сердечники так, что цилиндрические ферромагнитные сердечники каждой катушки оказываютс  магнитно соединенными своими концами с концами цилиндрических ферромагнитных сердечников двух соседних катушек, причем пластинчатые ферромагнитные сердечники , расположенные на дне упом нутой полости, расположены перпендикул рно продольным ос м герконов, длина пластинчатых ферромагнитных сердечников равна ширине р да герконов, а катушки соединены между собой так, что соседние пластинчатые ферромагнитные сердечники образуют разноименные полюса, обе полости диэлектрического корпуса со всеми упом нутыми элементами залиты эпоксидным компаундом, причем уровень заливки секций превышает диаметр герконов, но меньше высоты перегородок.

9 7

9 7 о-I -

с

8 4

5-5