Способ распределения напряжения по последовательно соединенным тиристорам

 

Использование1 при разработке и производстве мощных высоковольтных высокочастотных тиристорных преобразователей Сущность изобретения: получение равномерного распределения динамического напряжения по последовательно соединенным тиристорам собранным в высокочастотные высоковольтные тиристорные ключи путем использования собственных характеристик тиристоров, установленных в эти ключи и подобранных по динамическим параметрам включения и восстановления 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s H 02 M 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ч (7

ЬЭ (л)

М

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821519/07 (22) 26.03.90 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (72) В.А.Долгих, Л.С.Лебедева, В.Ф.Наумочкин, В.А.Синявский, В,И.Форсилови Ю.Д,Цзин (56) Справочник по преобразовательной технике/Под ред. И.М.Чиженко, Киев, 1978, с, 20-21, Полупроводниковые управляемые вентили/Под ред, B.Ã.Êoìàðà, M-Л.: Госэнергоиздат, 1962, с. 97.

Чебовский О.Г„и др., Силовые полупроводниковые приборы, Справочник, М.;

Энергоиздат, 1985, с. 79-80.

Изобретение относится к области высоковольтной высокочастотной полупроводниковой преобразовательной техники, и может быть использовано при разработке и производстве мощных высоковольтных высокочастотных тиристорных ключей и преобразователей на их основе.

Основным элементом высоковольтной полупроводниковой преобразовательной техники являются высоковольтные тиристорные ключи (ВТК), состоящие из последовательно соединенных тиристоров.

Для обеспечения равномерного деления статического напряжения, прикладываемого к последовательно соединенным тиристорам, применяется способ, состоящий в подсоединении равных резисторов параллельно каждому тиристору.

Целью настоящего изобретения является получение равномерного распределения динамического напряжения по последова Ы„, 1762373 А1 (54) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯ)КЕНИЯ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМ ТИРИСТОРАМ (57) Использование: при разработке и производстве мощных высоковольтных высокочастотных тиристорных и реоб разователей.

Сущность изобретения: получение равномерного распределения динамического напряжения по последовательно соединенным тиристорам собранным в высокочастотные высоковольтные тиристорные ключи путем использования собственных характеристик тиристоров, установленных в эти ключи и подобранных по динамическим параметрам включения и восстановления.

1 ил. тельно соединенным тиристорам, собранным в высокочастотные высоковольтные тиристорные ключи без делящих RC-цепей за счет использования собственных характеристик тиристоров, а также уменьшение мощности потерь в таких сборках.

Поставленная цель достигается тем, что тиристоры для последовательного соединения отбирают по характеристикам включения и восстановления запираемости с учетом условий эксплуатации в последовательности, при которой вначале производят их отбор по величине времени задержки включения, причем, тиристоры с большим временем задержки включения исключают из дальнейшей проверки по остальным параметрам, затем из числа отобранных тиристоров формируют группы тиристоров по величине их заряда восстановления, выбирают базовый тиристор и отбирают тиристоры по величине обратного скачка

1!762373 напряжения относительно этого базового тиристора и формируют их в группы для последовательного соединения в тиристорные высоковольтные высокочастотные тиО iCTOPH!8 КЛЮЧИ, 5 1..:;8picже представлена кривые тока (8) чер:;. последовательно соединенные тир icrop.l г. дения напряжения (в) на двух

11оследова> ельно соединенных тиристорах, а такжс на:.а><дом из них по отдельности 10 (в, г), один из которых имеет задержку во воемани вкi1ючения и меньший заряд восС1а:т.ления по сравнению с другим тиристо ром.

В момент "„включa8òcq тиристор 2 с 15 м811ьшим времен = и задержки. -Iап!Зяж8ние на нем начинает г;адать. в то время как HB тир 1стсре 1 с большим временем задержки

Оно растет до момента включения этого тиристора L2 и после э ого через последова- 20 тельно соединенные тирисгоры начинает ид и ток ., B момен г времени тз тиристор 1 с меньшим зарядом вссстановления восстанавливается и к нему прикладывается начальная часть обратного напряжения. В 25 момент Т4 восстанавливается тиристор с большим Qr и с этого момента в силу шунтирующих резисторов между тиристсрами 1 и 2 начинает распределяться полное напряжение (U -2). (B момент, могла бы восста- 30 новиться запира;Ощая способность

TNp !cTop 2,,c q! I I o b! Он Оди и находился в цепи, одн -I

t4). Кр 1вая напряжения на ка>кдом из двух 35 тиристоров при ра :. Омерном pacnpeä8ë8нии на;1ОЯ 1<ен иЯ Отмсчсна индекссм 11р (б).

11редлагаемый сг1особ о бора и группировки тири"-:орса позволяет расг:ределить напряжение по последовательным тиристо- 40 рам без pGJ! 14x К -U8o8Yi близко 1< р38Номерному распределению напряжения, Искажение в распределении напряжения при вкл1очении Лс) зависит от различия времен задержки включения Лтоа 45 послецовательно соединенных тиристоров и скорости нарастания тока (ci!/<1:).

Л 2 g d Cl i/ d T

Бg с где С1 — коэффициент, зависящий от индивидуальных свойств тиристоров и имеющий размерность емкости.

Для уменьшения величи11ы /1 0 предлагается предварительная, руппировка по времени включения, а так>ке форсирование начальной фазы импульса тока управления тиристоров, Искажение 8 распределении обратного напря>кения, прикладываемого после проводящей части периода, зависит от различия характеристик восстановления последовательных тиристоров. К таким характеристикам относятся различие заряда восстановления (при индивидуальных испытаниях каждого тиристора) и искажение в распределении начального отрицательного скачка напряжения (при групповых испытаниях двух или более последовательно соединенных тиристоров). Это связано с тем, что кривая тока через тиристор определяется параметрами внешней электрической цепи и зарядом восстановления в тиристоре с одной стороны, а с другой стороны, кривые тока и напряжения на тиристорах взаимосвязаны. Испытания следует проводить в условиях приближающихся к эксплуатационным, В первом приближении искажение

Л Uqi в распределении скачка обратного напряжения выразится следующими соотношениями:

UqI Uq/ï= Л Uq!

А 1

С2 С> и

gQ, +Qcp =

1 и и и

) Ла„=о g u„=u, где и — число последовательных тиристоров:

Uq/и — равномерное распределение скачка обратного напряжения:

Uqi — фактическое напряжение на1тиристоре;

Qi u Qcp — заряды восстановления i тиристора и средний в цепочке последовательных тиристоров;

С2 — коэффициент пропорциональности, зависящий от индивидуальных свойств тиристоров и режима их работы и имеющий размерность емкости.

Для уменьшения искажения в распределении обратного напряжения A Uqi nc последовательным тиристорам в ключе не обходимо уменьшать различие зарядо восстановления при индивидуальных проверках тиристоров и уменьшать величин1 искажения в распределении .Обратногс скачка напряжения при групповых проверках тиристоров для компоновки ключа.

Изобретение иллюстрируется приме ром конкретного исполнения ВТК на частот ных тиристорах типа ТЧ-100, ВТК содержи цепочку 10 последовательно соединенны> тиристоров, параллельно каждому из кото

1762373 рых подключены равные резисторы типа

ТВО-10-100 кОм. Тиристоры для ВТК подобраны по вышеприведенным критериям, что позволяет с помощью данного ВТК коммутировать ток амплитудой I 60 А при анодном напряжении 7 кВ с частотой 10 кГц. При этом потери в BTK составляют 2 кВт.

U(g

Составитель В. Синявский

Редактор Л, Волкова Техред М.Моргентал Корректор М. Керецман

Заказ 3263 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формула изобретения

Способ распределения напряжения по последовательно соединенным тиристорам, собранными в высоковольтные тиристорные ключи, состоящий в подключении равных резисторов параллельно каждому тиристору, о т л и 4 а,о L, и и с я тем, что, с целью упрощения при одновременном обеспечении равномерного распределения динамического напряжения за счет использования собственных характеристик тиристоров на повышенных частотах и уменьшения мощности потерь, тиристоры для последовательного соединения отбирают по характеристикам включения и восстановления запираемости в последова5 тельности, при которой вначале производят их отбор по величине времени задержки включения, причем тиристоры с больши временем задержки включения исключают из дальнейшей проверки по остальным па10 раметрам, затем из числа отобранных тиристоров формируют группы тиристоров пс величине их заряда восстановления, выбирают базовый тиристор и отбирают тиристоры по величине обратного скачка

15 напряжения относитоль -a ..- о .,:. ого тиристора и формируют их в группы д,..:. последовательного соеди..е ия и 0 г „:с,, ния тиристорных ключей. к.;:, li а .— . включают форсированнь м кi.;;. .. ьс.

20 управления.