SU1728945A1

SU1728945A1 - High-voltage semiconductor controlled rectifier

Info

Publication number: SU1728945A1
Application number: SU904843209A
Authority: SU
Inventors: Владимир Игоревич Гуревич; Василий Васильевич Кривцов
Original assignee: В.И.Гуревич и В.В.Кривцов
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1992-04-23

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.Use: in electrical engineering, namely in high-voltage converters. SUMMARY OF THE INVENTION The device comprises thyristors 1, R-circuits 2, RC circuits 3, reed switches 4, diodes 5, resistors 6, and a control unit. 1 hp f-ly, 5 ill.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных преобразовател х.This invention relates to electrical engineering and can be used in high voltage converters.

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 .High-voltage semiconductor valves with dependent control are known, which contain saturation inductors, the primary windings of which are connected in series with the thyristors, and the secondary windings are connected to thyristor control junctions.

Недостатками таких устройств вл ютс их сложность и большие габариты дросселей насыщени .The disadvantages of such devices are their complexity and large dimensions of the saturation throttles.

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 .The closest in technical essence to the present invention is a high-voltage semiconductor gate containing two anti-parallel-connected branches of series-connected thyristors, each of which has a diode and resistors in the control circuit and equalizing R and RC circuits. In addition, the valve contains a pulse distribution system coBj performed on sealed magnetically controlled contacts, the excitation windings of which are separated by a high-voltage insulation layer and connected to the control unit.

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 .The disadvantage of the valve is its low reliability, due to the large number of elements included in its composition, increased current load of the reed switch, commuting the total control current of all thyristors of the branch, extremely uneven distribution of potential on the series-connected devices caused by the clearly pronounced sequence of their switching on and off.

Цель изобретени - повышение надежности устройства.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device.

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 The goal is achieved by the fact that in a high-voltage semiconductor controlled valve containing two anti-parallel-connected branches of series-connected thyristors, each of which has diodes and a limiting resistor in the control circuit and equalizing the R and RC circuits, as well as containing a system of control pulse distribution, made on sealed magnetically controlled contacts, the excitation winding of which is separated by a high-voltage insulator and connected to the control unit, in each of the above etvey introduced additional reed switches and diodes, the amount for which one branch is selected from ratios of

пг UB/Ur пд ив/ид, где UB - рабочее напр жение вентил ;pg UB / Ur pd iv / id, where UB is the operating voltage of the valve;

Ur - рабочее напр жение одного геркона;Ur is the operating voltage of one reed switch;

ид - рабочее обратное напр жение одного диода,id is the working reverse voltage of one diode,

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:All reed switches and diodes are evenly distributed along the thyristor branch and are included in the control circuit of the first anode of this valve branch and each i-ro thyristor:

ir 1 + Ur/UT, . 1Д 1 + UA/UT. где ir- пор дковый номер очередного тиристора , в управл ющую цепь которого включен геркон;ir 1 + Ur / UT,. 1D 1 + UA / UT. where ir is the sequence number of the next thyristor, in the control circuit of which the reed switch is turned on;

1Д - пор дковый номер очередного тиристора , в управл ющую цепь которого включен диод;1D is the sequence number of the next thyristor, in the control circuit of which a diode is connected;

DT - рабочее напр жение одного тиристора;DT is the operating voltage of one thyristor;

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.and limiting resistors are included in the control circuit of one of the thyristors of each branch, all of the mentioned reed switches, diodes, limiting resistor and control electrode – cathode transitions of all the thyristors of this branch form a series-connected circuit.

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.In addition, the high-voltage insulator of the control pulse distribution system is made in the form of a dielectric case of predominantly rectangular shape with two cavities separated by a common bottom, one of which contains an excitation winding, and the second is a reed switch, with the cavity for reed switches separated by parallel dielectric partitions reed switches are located in separate sections, in which the reed switches are perpendicular to their longitudinal axis, and the height of the partitions exceeds the diameter of the reed switch bulb. The excitation winding is made in the form of four coils placed at the corners of the rectangular cavity and provided with cylindrical ferromagnetic cores, the axes of which are parallel to each other, as well as four plate ferromagnetic cores connecting in pairs the cylindrical cores in such a way that the cylindrical cores of each coil turn out to be magnetically connected the ends with the ends of the cylindrical cores of two adjacent coils, the lamellar cores lying at the bottom of the said The cores are perpendicular to the longitudinal axis of the reed switches, the length of the lamellar cores is equal to the width of a number of reed switches, and the coils are interconnected in such a way that the adjacent lamellar cores form opposite poles, both cavities of the dielectric body with all the above elements are filled with epoxy compound, and the level filling sections exceeds the diameter of the reed switch, but less than the height of the partitions.

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 .The invention provides a reduction in the current load of the reed switches to the magnitude of the unlocking current of one thyristor (when the thyristor control transitions are connected in series, the control current is common to all devices and is almost independent of their number); simultaneous unlocking and locking of series-connected devices (since the control current is fed simultaneously to all control transitions), which contributes to the uniform distribution of the potential between them; reducing the number of current-limiting resistors to one for each branch of the valve.

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.Figure 1 shows one of the valve branches for the case when Ur / Ur 3 and id / u 2; figure 2 - valve branch at Ur / Ur 1 and id / ig 1; FIG. 3 shows the construction of a control and pulse control system; figure 4 - section aa on fig.Z; figure 5 - section bb in fig.Z.

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.A high-voltage semiconductor controlled valve contains two parallel-connected branches of series-connected thyristors 1, shunted by R and RC circuits 2 and 3. In the control circuit of certain branch thyristors, reed switches 4 and diodes 5 are included, besides, in the control circuit of one of the thyristors each branches entered the limiting resistor 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 .The high-voltage isolator of the control pulse distribution system is made in the form of a dielectric case 7 with two cavities, in one of which an excitation winding is placed, and in the other - reed switches 4, the latter being placed in separate sections formed by parallel dielectric partitions 8. The excitation winding in the form of four coils 9, provided with cylindrical ferromagnetic cores 10, the axes of which are parallel to each other, as well as four additional ferromagnetic lamellar cores 11 connecting in pairs the cylindrical cores 10 of the coils 9 in such a way that the opposite ends of the cylindrical cores of each coil are magnetically connected to the corresponding ends of the cylindrical cores of two adjacent coils, and the lamellar cores 11 that lie on the bottom of the strip are perpendicular to the longitudinal axis of the reed switches 4, and the coils 9 are interconnected in such a way that these laminated cores form opposite poles. Both cavities of the dielectric body 7 are filled with epoxy compound 12. The excitation winding 9 of the pulse distribution system is connected to the control unit.

Вентиль работает следующим образом.The valve operates as follows.

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: анодныйWhen a signal is applied to the winding 9, the reed switches 4 are closed. In this case, in the branch on which there is currently a positive voltage, along the chain: anode

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 ющегоbranch output, a reed switch 4, a limiting resistor 6, a diode 5, a control electrode transition — the cathode of the first thyristor, the anode of the next thyristor, etc., the cathode output of the branch, begins to flow a control current that unlocks all the thyristors of the branch in question. When the polarity of the voltage at the terminals of the valve is changed, the thyristors of another branch are similarly turned on. After removing the manager

сигнала с катушек 9 герконы 4 размыкаютс и вентиль запираетс при ближайшем переходе синусоиды коммутируемого тока через нулевое значение.the signal from the coils 9 the reed switches 4 is opened and the valve is closed at the nearest transition of the sinusoid of the switched current through a zero value.

Предлагаемый вентиль реализован наThe proposed valve is implemented on

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.based on high-voltage thyristors T143-400-18 and reed switches МКА-52141А and was introduced at the scientific and technical enterprise Elkon (Kharkov) in the developed system of non-contact selective switching modulators of the product 88Н6.

Таким образом, предлагаемый вентиль более надежен, чем известный.Thus, the proposed valve is more reliable than the known.

Claims

1. High Voltage Semiconductor

a control valve containing two anti-parallel-connected branches of series-connected thyristors, each of which contains a diode and a limiting resistor in the control circuit, and

a control pulse distribution unit made on a reed switch with an excitation winding between which a high-voltage insulator is located, the excitation winding being designed to be connected to a control unit, characterized in that, in order to increase reliability, additional reed switches and diodes are introduced into each of the mentioned branches , the number of PG for one branch is chosen from the ratio

nr UB / Ur: front w / i, where UB is the operating voltage of the valve;

Ur is the working range of one reed switch; 1) e - working reverse voltage of one diode,

All reed switches and diodes are located along the thyristor branch and are included in the control circuit of the first valve branch from the anode and each i-ro thyristor:

lr 1 + (Ur / UT); d 1 + (UA / UT), where ir is the sequence number of the next thyristor, in the control circuit of which the reed switch is included;

1D is the serial number of the next transistor in the control circuit of which the diode is connected;

UT is the operating voltage of one thyristor,

and limiting resistors are included in the control circuit of one of the thyristors of each branch, with all reed switches, diodes, a limiting resistor and control electrode – cathode transitions of all thyristors of this branch form a sequential circuit.

2. A valve according to claim 1, characterized in that the high-voltage insulator of the control pulse distribution unit is more completely in the form of a dielectric case of a rectangular shape with two cavities separated by a common bottom, one of which has an excitation winding and reed switches, between which there are dielectric partitions, which form separate sections, in which with remarks perpendicular to their longitudinal axis, reed switches are located, while

the height of the partitions exceeds the diameter of the reed switch bulb; the excitation winding is made in the form of four coils placed at the corners of the rectangular cavity and provided with cylindrical ferromagnetic cores whose axes are parallel to each other, as well as four plate ferromagnetic cores connecting the pairwise cylindrical ferromagnetic cores so that the cylindrical the ferromagnetic cores of each coil are magnetically connected at their ends to the ends of the cylindrical ferromagnetic cores Two adjacent coils, the lamellar ferromagnetic cores located at the bottom of the cavity, are located perpendicular to the longitudinal axis of the reed switches, the length of the lamellar ferromagnetic cores is equal to the width of a number of reed switches, and the coils are interconnected so that the adjacent lamellar ferromagnetic cores form a different reel. , both cavities of the dielectric body with all the above elements are filled with epoxy compound, the filling level of the sections being larger than the diameter of the reed switches, but Chez height partitions.

9 7

9 7 o-i -

with

8 4

5-5