Устройство для управления силовым тиристором

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах управления быстродействующими тиристорами силовых преобразователей. Сущность: устройство содержит первый источник напряжения, отрицательный вывод которого подключен к катоду силового тиристора, а положительный вывод через эмиттерно-коллекторный переход ограничивающего транзистора подключен к базе дополнительного транзистора и через токоограничивающий резистор - к эмиттеру основного транзистора, при этом база основного транзистора подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, а коллектор основного транзистора подключен к базе запирающего транзистора, положительный вывод второго источника напряжения подключен к катоду силового тиристора, а отрицательный вывод к коллектору запирающего транзистора, базо-коллекторный переход которого зашунтирован первым резистором, а базо-эмиттерный переход зашунтирован диодом, анод которого, кроме того, подключен к коллекторам основного и дополнительного транзисторов, причем базо-эмиттерный переход основного транзистора зашунтирован вторым резистором, а база ограничивающего транзистора подключена к эмиттеру основного транзистора через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, общая точка которых через конденсатор подключена к положительному выводу первого источника напряжения, при этом база дополнительного транзистора подключена к выходу релейного элемента с оптронным входом и гистерезисной характеристикой. 1 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах управления быстродействующими тиристорами силовых преобразователей, например в тяговом электроприводе.

Известно устройство управления тиристором (авт. св. N 1591149, кл. H 02 M 1/08, 1990), обеспечивающее высокую крутизну нарастания форсирующей части импульса управления с плавным переходом к "поддерживающей части", что приводит к уменьшению потерь в тиристоре при включении.

Недостатком этого устройства является отсутствие запирающего тока управления в выключенном состоянии тиристора, что приводит к низкой помехозащищенности в условиях мощных электромагнитных помех, излучаемых катушкой коммутационного контура. Кроме того, использование коаксиального кабеля в качестве распределенной емкости вряд ли можно считать целесообразным, так как это техническое решение не позволяет перейти к микроминиатюризации при гибридной технологии изготовления устройства управления.

Наиболее близким техническим решением является устройство (авт. св. N 964894, кл. H 02 M 1/08, 1982), в котором высокая крутизна нарастания тока управления и его стабилизация на заданном уровне осуществляются чисто электронными средствами, что позволяет существенно уменьшить габариты устройства управления при гибридной технологии изготовления.

Недостатком данного устройства также является низкая помехозащищенность, обусловленная отсутствием запирающего тока управления в выключенном состоянии тиристора и отсутствие "поддерживающей части" импульса, что приводит к завышению потерь в управляющем электроде тиристора.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и, как следствие, повышение надежности работы электропривода в целом.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для управления силовым тиристором, содержащее четыре транзистора прямой проводимости и первый источник напряжения, отрицательный вывод которого подключен к катоду силового тиристора, а положительный вывод через эмиттерно-коллекторный переход ограничивающего транзистора подключен к базе дополнительного транзистора и через токоограничивающий резистор к эмиттеру основного транзистора, при этом база основного транзистора подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, а коллектор основного транзистора подключен к базе запирающего транзистора, введен второй источник напряжения, положительный вывод которого подключен к катоду силового тиристора, а отрицательный вывод подключен к коллектору запирающего транзистора, базо-коллекторный переход которого зашунтирован первым резистором, а базо-эмиттерный переход зашунтирован диодом, анод которого, кроме того, подключен к коллекторам основного и дополнительного транзисторов, причем базо-эмиттерный переход основного транзистора зашунтирован вторым резистором, а база ограничивающего транзистора подключена к эмиттеру основного транзистора через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, общая точка которых через конденсатор подключена к положительному выводу первого источника напряжения, при этом база дополнительного транзистора подключена к выходу вновь введенного релейного элемента с оптронным входом и гистерезисной характеристикой.

На чертеже приведена схема устройства для управления силовым тиристором.

Устройство для управления силовым тиристором 1 содержит четыре транзистора прямой проводимости и первый источник 2 напряжения, отрицательный вывод которого подключен к катоду силового тиристора 1, а положительный вывод через эмиттерно-коллекторный переход ограничивающего транзистора 3 подключен к базе дополнительного транзистора 4 и через токоограничивающий резистор 5 к эмиттеру основного транзистора 6, при этом база основного транзистора 6 подключена к эмиттеру дополнительного транзистора 4, а коллектор основного транзистора 6 подключен к базе запирающего транзистора 7, второй источник 8 напряжения, положительный вывод которого подключен к катоду силового тиристора 1, а отрицательный вывод подключен к коллектору запирающего транзистора 7, базо-коллекторный переход которого зашунтирован первым резистором 9, а базо-эмиттерный переход зашунтирован диодом 10, анод которого, кроме того, подключен к коллекторам основного 6 и дополнительного 4 транзисторов, причем базо-эмиттерный переход основного транзистора 6 зашунтирован вторым резистором 11, а база ограничивающего транзистора 3 подключена к эмиттеру основного транзистора 6 через последовательно соединенные третий 12 и четвертый 13 резисторы, общая точка которых через конденсатор 14 подключена к положительному выводу первого источника 2 напряжения, при этом база дополнительного транзистора 4 подключена к выходу релейного элемента 15 с оптронным входом и гистерезисной характеристикой.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии управляющего сигнала на оптронном входе релейного элемента 15 его выходной потенциал имеет высокий уровень, что обуславливает закрытое состояние дополнительного транзистора 4 и основного транзистора 6. Запирающий транзистор 7 при этом открыт базовым током, протекающим через первый резистор 9, благодаря чему по цепи управляющего электрода силового тиристора 1 протекает запирающий ток от положительного вывода второго источника 8 напряжения к его отрицательному выводу, т.о. тиристор 1 надежно заперт.

При появлении управляющего сигнала на оптронном входе релейного элемента 15 его выходной потенциал скачкообразно уменьшается, что обуславливает закрытое состояние запирающего транзистора 7 и открытое состояние дополнительного транзистора 4 и основного транзистора 6, благодаря чему по цепи управляющего электрода силового тиристора 1 начинает протекать отпирающий ток от положительного вывода источника 2 напряжения к его отрицательному выводу, при этом на резисторе 5 создается соответствующее падение напряжения, которое через цепочку задержки, выполненную на резисторах 12, 13 и конденсаторе 14, прикладывается к базе ограничивающего транзистора 3. Он начинает отпираться, шунтируя тем самым базо-эмиттерный переход транзистора 4. В результате этого ток в цепи управляющего электрода силового тиристора 1 уменьшается до заданной величины тока "поддерживающей части" независимо от величины сопротивления управляющего перехода силового тиристора 1 и колебаний напряжения источника 2.

Т. о. в данном устройстве обеспечивается формирование оптимального тока управления силовым тиристором при включении, наряду с надежным запиранием его цепи управления в выключенном состоянии.

Применение заявляемого устройства в составе силового преобразователя тягового электропривода электромобилей Волжского автозавода позволило сократить число отказов в переходных режимах движения, повысив тем самым надежность и безопасность эксплуатации электромобилей.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым тиристором, содержащее четыре транзистора прямой проводимости и первый источник напряжения, отрицательный вывод которого подключен к катоду силового тиристора, а положительный вывод через эмиттерно-коллекторный переход ограничивающего транзистора подключен к базе дополнительного транзистора и через токоограничивающий резистор к эмиттеру основного транзистора, при этом база основного транзистора подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, а коллектор основного транзистора подключен к базе запирающего транзистора, отличающееся тем, что в него введен второй источник напряжения, положительный вывод которого подключен к катоду силового тиристора, а отрицательный вывод к коллектору запирающего транзистора, базаколлекторный переход которого зашунтирован первым резистором, а базаэмиттерный переход зашунтирован диодом, анод которого подключен к коллекторам основного и дополнительного транзисторов, причем базаэмиттерный переход основного транзистора зашунтирован вторым резистором, а база ограничивающего транзистора подключена к эмиттеру основного транзистора через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, общая точка которых через конденсатор подключена к положительному выводу первого источника напряжения, при этом база дополнительного транзистора подключена к выходу вновь введенного релейного элемента с оптронным входом и гистерезисной характеристикой.

РИСУНКИ

Рисунок 1