Устройство для выключения тиристора

 

Цель изобретения - упрощение конструкции , снижение потерь мощности, повышение точности поддержания предкоммутационного значения напряжения на накопительном конденсаторе достигается тем, что после проведения коммутации заряд конденсатора восстанавливается благодаря протеканию тока нагрузки по цели первичной обмотки импульсного трансформатора. Дозаряд прекращается по истечении интервала времени, задаваемого одновибратором-усилителем путем включения обратного тиристора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕН-Ы Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865534/07 (22) 11.09.90 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С,M. Кирова (72) H.Â. Панасенко, С.Н. Полторак и

А;И. Скоробогатов (56) Электротехническая промышленность.

Преобразовательная техника, анке аппараты низкого напряжения, злектропривод. Зарубежный опыт. Экспресс-информация, 1986, вып. 18/99/. с. 5, рис. 5а.

Авторское свидетельство СССР

Я 1679584, кл. Н 02 М 1/08, 1990, Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в автономных инверторах, преобразователях частоты, где необходимо принудительное выключение тиристоров.

Цель изобретения — упрощение конструкции, снижение потерь мощности, повышение, точности поддержанйя предкоммутационного зйачения напряжения на . накопительном конденсаторе.

На фиг. 1 представлена принципиальная злектрическая схема устройства для выключения тиристора.

Тиристор 1 подключается параллельно выводам коммутационной цепи, содержащей управляемый ключ 2 и накопительный конденсатор 3, соединенные последовательно, блок 4 независимого заряда накойй» тельного конденсатора 3, йодключенный параллельно накопительному конденсатору . 3, импульсный трансформатор 5, первичная обмотка 6 которого через обратный диод 7 подключена параллельно нагрузке 8, à вгоЯЦ,„, 1749992 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫКЛЮЧЕНИЯ ТИРИСТОРА (57) Цель изобретения — упрощение конструкции, снижение потерь мощности, повышение точности поддержания предкоммутационного . значения напряжения на накопительном конденсаторе достигается тем, что после проведения коммутацйи заряд конденсатора восстанавливается благодаря протеканию тока нагрузки по цели первичной обмотки импульсного трансформатора. Дозаряд прекращается по истечении интервала времени, / . задаваемого одновиб ратором-усилителем путем включения обратного тиристора. 2 ил. ричная обмотка 9 через отсека ющий диод 10 подключена встречно-параллельно накопительному конденсатору 3, второй тиристор

11, силовыми выводами подключенный встречно-параллельно нагрузке 8, логиче- д ский блок управления 12, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа 2, и одновибратор-усилитель 13, инверсный динамический вход которого О подключен к выходу логического блока уп- . О равления 12, а выход — с управляющим вхо- Ч3 дом второго тиристора 11.. " (Я

На диаграммах фиг. 2 показано: а) — форма напряжения управления Up на управляющему входе управляемого ключа 2; б) — форма напряжения 0з на накопительном конденсаторе 3; в) — форма тока И1 в анодной цепи тиристора 1; г) — форма тока!з в накопительном конденсаторе;

1749992 д) — форма тока Ь в обмотках импульсного трансформатора; е) — форма управляющего напряжения

Оу11 на вхоДе втоРого тиРистоРа; ж) — форма тока l11 в анодной цепи второго тиристора 11.

Обеспечение равенства разряда и заряда накопительного конденсатора 3 обеспечивается равенством временных интервалов процессов разряда изаряда, что соответствует равенству интервала квазиустойчивого со-, стояния одковибратора-усилителя 13 интервалу коммутации и определяется точностью настройки схемы, Устройство для выключения тиристора работает следующим образом, B исходном состоянии тиристор 1 включен и по нему протекает ток нагрузки 8, Накопительный конденсатор 3 заряжен до напряжения, достаточного для осуществления коммутации тиристора 1. Диоды 7, 10 и второй тиристор 11 закрыты.

B момент времени t1, когда необходимо вь1ключить тиристор 1, логический блок управления 12 вырабатывает сигнал, поступающий на вход управляемого ключа 2 и на инверсный динамический вход одновибратора-усилителя 13. Управляемый ключ 2 включается и к тиристору 1 прикладывается напряжение заряженного конденсатора 3.

Под действием напряжения заряженного конденсатора 3 ток тиристора 1 переходит на коммутационную цепь, Тиристор 1 обесточивается и выключается, Управляемый ключ 2 остается во включенном состоянии в течение интервала времени t1 — tz, достаточного для восстановления запирающих свойств тиристора 1. В течение интервала времени t1 — tz накопительный конденсатор 3 разряжается током нагрузки 8 и напряженйе на нем несколько снижается. Амплитуда снижения напряжения зависит от величины тока нагрузки и емкости конденсатора 3, поэтому емкость конденсатора 3 должна быть выбрана такой, чтобы при максимальном-токе нагрузки амплитуда пульсаций напряжения на конденсаторе не превышала допустимой амплитуды пульсаций для выбранного типа конденсатора.

В момент времени tz логический блок управления 12 снимает выходной сигнал, Управляемый ключ 2 выключается. Нагрузка

8 отсоединяется от источника питания, à TQK нагрузки замыкается в контуре: 8-7-6-8, т.е. протекает по цепи первичной обмотки 6 импульсного трансформатора 5. Во вторичной обмотке 9 импульсного трансформатора 5 протекает ток. Направление этого тока таково, что какопителькый конденсатор 3 заряжается, При равном числе витков обмоток импульсного трансформатора 5 ток заряда конденсатора равен току нагрузки, т.е. при Й1= 2-+ Ick=lv, 5 где W — число витков в обмотке; ! — ток в обмотке.

В момент времени tz под действием отрицательного фронта сигнала управления l0 логического блока 12, поступающего на инверсный динамический вход одновибратора-усилителя, запускается одновибратор-усилитель

13, который спустя заданную задержку времени t2 t3, равную интервалу коммутации, 15 выдает выходной сигнал и включает обратный тиристор. Под действием напряжения на первичной обмотке 6 импульсного трансформатора 5, равного напряжению на его вторичной обмотке, т.е. равного напряже20 нию на накопительном конденсаторе 3, диод 7 закрывается, ток нагрузки 8 замыкается через открытый обратный тиристор 11, Диод 10 также закрывается. Так как интервал дозаряда tz-t3 задан равным интервалу ком25 мутации t1 — tz и ток нагрузки в течение этих интервалов неизменный, то снижение напряжения накопительного конденсатора в и1первале коммутации равно его повышению в интервале дозаряда, т.е. так как

30 (t1 t2)=(t2 t3) И I w<(t1 12)=1н(т2 — t3), то

Ьф1 12) 1нф t3) 1- РввР С- С 1.4вР

35 уровень напряжения на конденсаторе в предкоммутационный момент времени не зависит от фактического значения тока нагрузки.

В момент времени ь| в соответствии с

40 алгоритмом работы устройства включается тиристор 1, и для его выключения в момент времени 15 все процессы в схеме повторяются, И в известном и в заявляемом техническом решении длительность интервала ком45 мутации, в течение которого происходит разряд накопительного конденсатора 3, определяется длительностью интервала восстановления запирающих свойств тиристора и задается с некоторым запасом

50 (t1 т2)=твс=твКэ, где тв — схемкое время выключения тиристора;

55 . te — время восстановления запирающих свойств тиристора в прямом направлении;

k — коэффициент запаса.

Дозаряд накопительного конденсатора в известном техническом решении осущест3749992

10

35 вляется в два этапа: током нагрузки за время перемагничивания сердечника импульсного трансформатора под действием напряжения, приложенного к первой первичной обмотке в интервале импульса и тоКоМ нагрузки за время перемагничивания сердечника под действием напряжения, приложенного к второй первичной обмотке в интервале паузы. В силу нелинейности характеристики перемагничивания сердечника трансформатора при изменении тока нагрузки энергетический баланс процессов разряда и дозаряда конденсатора нарушается. Выравнивание энергетического баланса в известном устройстве достигается зэ счет энергии источника питания через устройство автономного дозаряда, что обусл авли вает необходимость и рименения устройства автономного дозаряда относительно высокой установленной мощности. Обеспечение дозаряда накопительного конденсатора в два этапа приводит к необходимости усложнения конструкции импульсного трансформатора, выполняемого с четырьмя обмотками, что, в свою очередь, усложняет технологию его изготовления, а необходимость выполнения импульсного трансформатора с сердечником, насыщающимся за заданное время, усложняет его проектирование и расчет, тогда как в предложенном техническом ,решении точность измерения длительности интервала определяется точностью настройки схемы, Кроме того, протекание тока нагрузки по цепи первой первичной обмотки в течение интервала проводимости и по цепи второй первичной обмотки в течение интервала паузы является причи- ной относительно высоких потерь в меди обмоток, Стремление снизить уровень потерь в обмотках путем снижения их активного сопротивления сопровождается необходимостью завышать установленную мощность импульсного трансформатора, а значит, и его габариты, В предложенном техническом решении ток первичной обмотки импульсного трансформатора 5 протекает только в интервале дозаряда накопительного конденсатора, который существенно меньше интервала паузы, следовательно, потери мощности в импульсном трансформаторе снижаются.

Изобретение по сравнению с известным устройством позволяет упростить конструкцию, облегчить проектирование и расчет импульсного трансформатора; снизить установленную мощность устройства независимого дозаряда накопительного конденсатора, который в предложенном техническом решении служит только для обеспечения предварительного заряда конденсатора при пуске схемы; исключить зависимость раэбаланса энергии в процессах разряда и дозаряда накопительного конденсатора от изменения тока нагрузки; снизить потери мощности в обмотках дозарядного импульсного трансформатора; повысить точность поддержания напряжения на накопительном конденсаторе в предкоммутационный момент времени.

Формула изобретения

Устройство для вйключения тиристорэ, содержащее коммутационную цепь, выполненную в виде последовательно соединенных ключа и накопительного конденсатора и предназначенную для подключения параллельно тиристору, блок независимого заряда накопительного конденсатора, подключенный параллельно накопительному конденсатору, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через обратный диод предназначена для подключения встречно-параллельно нагрузке, а вторичная обмотка — через отсекающий диод подключена встречно-параллельно накопительному конденсатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь мощности, упрощения, и повышения точности поддержания предкоммутационного напряжения на накопительном конденсаторе, ключ в коммутационной цепи выполнен управляемым, введены дополнительный тиристор, логический блок формирования управляющих импульсов и одновибраторусилитель, инверсным входом подключенный к выходу логического блока формирования управляющих импульсов и управляющему входу управляемого ключа, а выходом — к управляющему входу дополнительного тиристора, который силовыми выходами предназначен для встречно-параллельно подключения к нагрузке.

1749992

Редактор О.Стенина

Заказ 2601 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ц.я

dJ

Ц

bj

Е( 2

I г!

3 "ч

Фи . 2

Составйтель А,Скоробогатов

Техред М.Моргентал . Корректор Н.Ревская