Устройство для защиты от импульсных перенапряжений двух встречно параллельно включенных управляемых полупроводниковых вентилей

 

Изобретение относится к злектротехнике и может быть использовано для защиты от импульсных перенапряжений встречно параллельно включенных yпpaвляe ыx вентилей. Цель t37 I I I изобретения - повьшение надежности Поставленная цель достигается за счет снижения амплитуды перенапряжений и снижения величины напряжений,- пpиклaдывae гs к пороговым элементам 7, 8 в рабочем режиме при отсутствии перенапряжений. Снижение величины напряжения, прикладываемого, к пороговым элементам 7, 8 в рабочем, режиме обусловлено тем, что при частоте рабочего напряжения емкостное сопротивление достаточно велико, и основная часть напряжения прикла-- дывается к конденсаторам демпфирующей цепочки 4 и 6. Б свою очередь при появлении импульсного перенапряжения с крутым фронтом нарастания емкостное сопротивление уменьшается, что вызывает приложение основной части напряжения к пороговым элементам 7 и 8 снижается порог, при котором устройство начинает включаться, тем самым предотвращая приложение к тиристорам амплитуды импульса перенапряжения опасного уровня. 2 ил. с С/) Ы п 1 1 I j I I М5ф- i -к « 4 о: ot СП СХ) v2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) (я) 4 Н 02 Н 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4249454/24-07 (22) 27.05.87 (46) 23.03.89. Бюл. И- 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт. силовых полупроводниковых устройств (72) Л.А.Астапов, Е,P,Êóðîùåïîâ,, Г.М.Касьян и А.Е.Нейман (53) 621.314.572 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 598504, кл. Н 02 Н 7/10, 1972.

Тиристоры. Технический справочник.

/ Под ред. В.А.Лобунцова, — M,: Энергия, 1971, с ° 391, рис. 10-15. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ДВУХ ВСТРЕЧ- °

Н0 ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ УПРАВЛЯЕMblX ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от импульсных перенапряжений встречно параллельно включенных управляе)ых вентилей. Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается за счет снижения амплитуды перенапряжений и снижения величины напряжений,. прикладываеилх к пороговым элементам 7, 8 в рабочем режиме при отсутствии перенапряжений. Снижение величины напряжения, прикладываемого. к пороговым элементам 7, 8 в рабочем режиме обусловлено тем, что при частоте рабочего напряжения емкостное сопротивление достаточно велико, и основная часть напряжения прикла-дывается к конденсаторам демпфирующей цепочки 4 и 6. В свою очередь при появлении импульсного перенапряжения с крутым фронтом нарастания емкостное сопротивление уменьшается, что вызывает приложение основной части напряжения к пороговым элементам

7 и 8 снижается порог, при котором устройство начинает включаться, тем самым предотвращая приложение к тиристорам амплитуды импульса перенапряжения опасного уровня. 2 ил..

1467658

1О

40

1!эобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от импульсных перенапряжений преобразователей, содержащих силовые узлы, состоящие из пар встреч но параллельно включенных управляемых вентилей (тиристоров).

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг.1 представлена .принци-пиальная схема устройства; на фиг.2— вариант схемы с демпфирующей цепомкой, состоящей из двух резисторов и конденсатора.

Устройство для защиты от импульсных перенапряжений двух встречно параллельно включенных управляемых полупроводниковых вентилей 1 и 2 содержит демпфирукщую цепочку 3, вклю-. ченную параллельно вентилям 1 и 2 и состоящую из последовательно сое" диненного конденсатора 4, резистора

5 и дополнительного конденсатора 6.

Точка соединения резистора 5 с конденсатором 4 через пороговый элемент

7 подключена к управлякщему электроду вентиля 1, а точка соединения резистора ..5 с конденсатором 6 через пороговый элемент 8 подключена к управляяицему электроду вентиля 2.

Вентили 1 и 2 включены в цепь питания последовательно с нагрузкой 9.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении импульсных перенапряжений с крутыми фронтами нарас-. тания практически вся величина импульса перенапряжений прикладывается к резистору 5, так как емкостное сопротивление конденсаторов 4 и 6 уменьшается с увеличением частоты.

При заданном и неизменном пороге срабатывания элементов 7 и 8 порог срабатывания защиты определяется величиной напряжения, которое приложено к вентилям 1 и 2 до момента их. включения по цепи управления через элементы 7 и 8.

При приложении к вентилям и 2 импульса перенапряжения, имеющего крутой фронт нарастания, напряжение фронта импульса выделяется на резис" торе 5 за счет дифференцирующих свойств RC-цепи и прикладывается л через элемент 7 или 8. к управляющему переходу соответствующего вентиля, вызывая его включение. При этом чем круче передний фронт импульсов, тем большая величина напряжения выделяется на резисторе 5, достигая порога срабатывания элемента 7 или 8 при меньшем значении напряжения на вентиле или 2 и, тем сам м, предоставляя время для включения вентиля до достижения импульсом перенапряжения опасной величины. Таким образом, чем круче фронт импульса перенапряжения, тем при меньшем значении напряжения {пороге срабатывания схе-. мы) включается вентиль: при его включении перенапряжение прикладывается к нагрузке 9, Устройство обеспечивает также ограничение возникающих в редких случаях перенапряжений с длинными фронтами за счет наличия емкостного делителя ° При этом ограничение импульсных перенапряжений с крутыми фронтами происходит на более низком уровне, чем перенапряжений с длинными фронтами.

Так как тиристоры в схеме включены встречно параллельно, осуществляется защита тиристоров от повреждений импульсными перенапряжениями любой полярности, потому что для одного из тиристоров приложенное перенапряжение будет прямой полярности и приведет к его отпиранию в прямом направлении, тем самым предотвратив пробой другого тиристора импульсом переналряжения в обратном направлении.

Демпфирунщие цепочки из последовательно соединенных резисторов и конденсаторов служат также для подавления коммутационных перенапряжений, связанных с включением и отключением тиристоров, а также снижает крутизну фронта до допустимого по условию обеспечения времени, требуемого для ср абатынания схемы.

Демпфирующая цепочка 3 может быть выполнена и согласно фиг.2; при этом она состоит иэ последовательно соединенных резистора 5, конденсато".. ра 4 и дополнительного резистора 10, причем точка соединения конденсатора

4 с резистором 10 подключена к управляющему электроду вентиля 1, а точка соединения конденсатора 4 с резисто-. ром 5 подключена -.к управляющему электроду вентиля 2.

1467658

Работа схемы по фиг.2 происходит аналогично описанному выше. (Фо р мул а и з о б р е т е н и я

Устройство для защиты импульсных перенапряжений двух встречно парал5 лельно включенных управляемых полупроводниковых вентилей, содержащее демпфирующую цепочку, включающую. резистор и конденсатор и предназна1О ченную для подключения параллельно вентилям, к управляющим электродам которых предназначены для подключе» ния одни выводы пороговых элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения надежности, демпфирукицая цепочка снабжена дополнительным конденсатором и выполнена в виде последовательного соединения двух конденсаторов, между которыми включен резистор, каждый вывод которого подключен к другому выводу соответствукщего порогового элемента так, чтобы в цепь управления каждого вентиля был включен резистор демпфирующей цепочки.

При превышении амплитуды напряжения на резисторах 5 и !0 величины порога срабатывания элементов 7 или

8 на управляющем переходе вентиля, к которому перенапряжение приложено в прямом. направлении, формируется импульс управления, отпирающий этот вентиль до того, как амплитуда перенапряжения на вентилях 1 и 2 достиг-. нет опасного уровня.

Таким образом, за счет снижения амплитуды импульсных перенапряжений, прикладываемых к вентилям путем снижения порога срабатывания при возникновении импульсов перенапряжения и за счет снижения величины на- пряжения, прикладываемого к пороговому элементу в рабочем режиме при отсутствии перенапряжений, повьппается надежность защиты, Составитель В.ЖиУров

Редактор F.,Папп Техред Л.Caypgacosa Корректор С.йекмар

Заказ 1205/50

Подвисное

Тираж 605

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбннат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина 101