Адаптивное устройство для управления силовым тиристором

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления силовыми тиристорами выпрямителей, автономных инверторов и тиристорных контакторов. Технический результат - уменьшение потерь энергии. Адаптивное устройство управления силовым тиристором содержит источник питания, датчик тока, ключевое устройство, пороговое устройство, вход которого соединен с выходом датчика тока, а его выход - с входом управления выходным напряжением источника питания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления силовыми тиристорами выпрямителей, автономных инверторов и тиристорных контакторов.

Известно устройство для управления тиристором, в котором для ограничения тока управления тиристора включают последовательно с управляющим электродом дополнительное ограничительное сопротивление [1]. Из-за разброса входных вольтамперных характеристик тиристоров напряжение питания устройства управления тиристорами должно быть достаточно большой величины 10-15 B. Так как напряжение на управляющем электроде тиристора находится в диапазоне 2-4 B, мощность, рассеиваемая на ограничительном резисторе, в 3-7 раза превышает мощность, рассеиваемую на управляющем электроде тиристора.

Также известно устройство управления тиристором, описанное в авторском свидетельстве СССР №576083 «Устройство для управления полупроводниковым вентилем» (кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 26.11.1974 г.) [2]. В данном устройстве импульс управления тиристором подается на управляющий электрод через стабилизатор тока, который стабилизирует ток управления тиристора на уровне, обеспечивающем гарантированное включение тиристора во всех условиях эксплуатации, и позволяет примерно в два раза уменьшить величину потребляемой мощности от источника питания по сравнению с устройством [1]. Кроме того, при этом обеспечивается минимальная мощность рассеивания на управляющем электроде тиристора.

Недостатком устройств [1 и 2] можно считать то, что мощность, потребляемая от источника питания, достаточно велика.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению и потому принятому за прототип является «Устройство для управления силовым тиристором» по авторскому свидетельству СССР №964894 (кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 28.11.1981 г.) [3].

Это устройство содержит источник питания, стабилизатор тока управления силового тиристора, выполненный на двух транзисторах, и датчик тока управления тиристора, выполненный на резисторе. Один из транзисторов стабилизатора тока является ключевым устройством, а другой - пороговым устройством. При поступлении импульса запуска начинает протекать ток ключевого устройства, который является одновременно током управления тиристора. При росте тока управления увеличивается падение напряжения на резисторе датчика тока. Когда напряжение на этом резисторе достигнет величины, при которой откроется транзистор порогового устройства, ток коллектора этого транзистора начнет уменьшать ток базы ключевого транзистора. Выходное сопротивление ключевого транзистора при этом будет увеличиваться, в результате чего рост тока управления тиристора прекратится и он будет стабилизироваться при изменении выходного напряжения источника питания и входной вольтамперной характеристики силового тиристора.

К недостаткам этого устройства можно отнести то, что падение напряжения на транзисторе, стабилизирующем ток, не позволяет уменьшить до минимума мощность, потребляемую от источника питания, и неоптимальную форму импульса управления тиристором, который должен иметь крутой короткий 5-10 мкс пик тока с амплитудой, в 5-10 раз большей тока удержания тиристора в открытом состоянии, для уменьшения времени включения тиристора.

Задачей заявляемого технического решения является получение минимально возможной потребляемой мощности от источника питания и формирование оптимальной формы импульса тока управления тиристором.

Указанная задача решается за счет того, что транзистор, стабилизирующий ток управления тиристора, исключается, а сигнал с датчика тока через пороговое устройство подается на вход управления выходным напряжением источника питания.

Заявляемое техническое решение поясняется фиг. 1, на которой представлена структурная схема адаптивного устройства для управления силовым тиристором, реализующего минимально возможную потребляемую мощность от источника питания и формирование оптимальной формы импульса тока управления тиристором за счет регулирования выходного напряжения источника питания.

Заявляемое адаптивное устройство для управления силовым тиристором содержит источник питания (1) с подключенным к нему через датчик тока (2) и ключевое устройство (3) тиристором (4). Выходной сигнал датчика тока (2) подается на вход порогового устройства (5), выход которого соединен с входом управления выходным напряжением источника питания (1).

Заявляемое устройство работает следующим образом. При подаче на вход ключевого устройства (3) импульса запуска Uзап ключевое устройство (3) через датчик тока (2) подключает источник питания (1) к входу управления тиристора (4). В результате этого начинает протекать большой форсирующий ток управления тиристора (4). На входе датчика тока (2) появляется сигнал больше порога срабатывания порогового устройства (5), в результате чего на вход управления выходным напряжением источника питания(1) поступает сигнал, который уменьшает напряжение на выходе источника питания (1). Это напряжение уменьшается до тех пор, пока ток управления тиристором (4) не уменьшится до величины, при которой сигнал на выходе датчика тока (2) не станет равным порогу срабатывания порогового устройства (5). При этом величина тока управления тиристора (4) обеспечивает гарантированное поддержание тиристора (4) во включенном состоянии и не зависит от изменения входной вольтамперной характеристики тиристора (4), например при изменении температуры тиристора (4). Таким образом, адаптивное устройство для управления силовым тиристором обеспечивает стабилизированное значение тока управления тиристора (4) и оптимальную форму этого тока. Величина форсированного тока управления тиристора (4) определяется величиной выходного напряжения источника питания (1) до подачи импульса Uзап, а его длительность - величиной емкости конденсатора на выходе источника питания (1) и задержкой выходного сигнала порогового устройства (5).

Высокая экономичность адаптивного устройства управления тиристором обусловлена тем, что величина выходного напряжения источника питания (1) автоматически подстраивается под входную вольтамперную характеристику тиристора (4) при заданной величине тока управления тиристора, при этом от источника питания (1) потребляется минимально возможная мощность. Заявляемое устройство в 1,5-2 раза экономичнее известного устройства управления силовым тиристором [3].

При необходимости управления двумя и более тиристорами, например, в трехфазных тиристорных контакторах ключевое устройство (3) выполняется в виде управляемого генератора импульсов, а выводы управления тиристоров подключают к ключевому устройству (3) через трансформаторы, причем первичные обмотки трансформаторов включают последовательно.

Минимальная мощность, рассеиваемая на управляющем электроде современных силовых тиристоров и обеспечивающая гарантированное включение тиристора во всех условиях эксплуатации, имеет величину 1-2 Вт. Современные импульсные источники питания с выходной мощностью несколько Вт имеют небольшие габаритные размеры. Датчик тока (2) может быть выполнен на резисторе, пороговое устройство (5) и ключевое устройство (3) - на транзисторах. Поэтому заявляемое устройство может быть реализовано в габаритных размерах зарядного устройства для сотового телефона.

Источники информации

1. Абрамович М.И. и др. «Диоды и тиристоры в преобразовательных устройствах». Москва: Энергоатомиздат, 1992 г., стр. 134-162.

2. Авторское свидетельство СССР №576083, кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 20.11.1974 г.

3. Авторское свидетельство СССР №964894, кл. МПК H02M 1/08, дата приоритета 28.01.1981 г.

1. Адаптивное устройство для управления силовым тиристором, содержащее источник питания с подключенными к нему через датчик тока и ключевое устройство выводами управления тиристора, пороговое устройство, которое подключено к датчику тока, отличающееся тем, что выход порогового устройства соединен с входом управления выходным напряжением источника питания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при одновременном управлении несколькими тиристорами ключевое устройство выполняется в виде управляемого генератора импульсов, а выводы управления тиристоров подключают к ключевому устройству через трансформаторы, причем первичные обмотки трансформаторов включают последовательно.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое изобретение относится к области высоковольтной преобразовательной техники и может быть использовано в структурах преобразователей напряжения для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока и наоборот.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Устройство возбуждения (15), возбуждающее преобразователь мощности (9), который включает в себя переключающий элемент(3), сформированный из полупроводника с широкой запрещенной зоной, включает в себя модуль (11) вывода ШИМ-сигналов, который формирует возбуждающий сигнал, который возбуждает переключающий элемент (3) с помощью ШИМ; модуль (13) уменьшения скорости включения, который, когда переключающий элемент (3) переключается из выключенного состояния во включенное, уменьшает частоту изменения возбуждающего сигнала; и модуль (14) повышения скорости выключения, который, когда переключающий элемент (3) переключается из включенного состояния в выключенное, извлекает заряд из переключающего элемента (3) на высокой скорости и с производительностью извлечения заряда, превышающей производительность извлечения заряда в момент, когда переключающий элемент (3) переключается из выключенного состояния во включенное.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в вакуумных установках для плавки и термообработки металлов. Технический результат: непрерывный контроль симметрии и величины напряжения вывода индуктора относительно заземленной нейтрали питающей сети, быстрое снижение напряжения на нагрузке при увеличении контролируемого напряжения выше установленного значения, надежное и плавное выключение преобразователя при пробое вывода нагрузки на заземленную нейтраль, повышение электрического КПД индуктора, улучшение формы выходного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока.

Изобретение относится к переключающимся схемам. Технический результат заключается в уменьшении нагрузки на схему формирователя сигналов управления затвором.

Изобретение относится к способу управления двумя электрически последовательно включенными IGBT (Т1, Т2) полумостовой схемы (2), на которой существует рабочее постоянное напряжение (UG), причем эти обратнопроводящие IGBT (Т1, Т2) имеют три состояния переключения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе переменного тока. Технический результат - увеличение угла задержки импульсов до 18 эл.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока для летательных аппаратов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления тиристорными преобразователями постоянного и переменного напряжения, а также активными выпрямителями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления выпрямителем с емкостным фильтром на выходе при создании электромеханических систем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления обратноходовым преобразователем или промежуточным вольтодобавочным преобразователем. Техническим результатом является исключение нежелательных потерь в сети и генераторах мощности и уменьшение стоимости однокаскадных преобразователей. Устройство и способ для снижения искажений и увеличения коэффициентов мощности искажений в обратноходовых преобразователях (21) и промежуточных вольтодобавочных преобразователях (22) содержит компоновку (1) для регулирования сигналов управления, генерируемых контроллерами (2) для управления переключателями (3) преобразователей. Компоновки (1) увеличивают или уменьшают продолжительности времен проводящего состояния переключателей (3) в ответ на увеличенные или уменьшенные амплитуды сигналов напряжения от источников (4) напряжения для запитывания преобразователей. В предпочтительном варианте упомянутые продолжительности, по существу, пропорциональны суммам амплитуд сигналов напряжения и расчетных параметров. Эти расчетные параметры могут представлять собой амплитуды других сигналов напряжения, таких, как выходные напряжения. Компоновки (1) предусматриваются для контроллеров (2), которые могут давать только фиксированные длительности, а также для контроллеров (2), которые могут давать адаптируемые длительности посредством адаптируемых внешних элементов. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях понижающего и повышающего типа. Техническим результатом является повышение эффективности преобразователя в широком диапазоне входных и выходных напряжений в различных приложениях. Преобразователь (100) напряжения с отдельными схемами комбинированного преобразования включает схему (110) для понижения и повышения напряжения и блок управления (120, 200) для управления работой понижающего и повышающего преобразователя. Понижающий и повышающий преобразователь содержит схему понижения напряжения с первым набором переключателей (SW3, SW4) и схему повышения напряжения со вторым набором переключателей (SW5, SW6). Управление схемой понижения напряжения и схемой повышения напряжения можно выполнять независимо друг от друга. Блок управления выполнен с возможностью управления подачей напряжения от преобразователя напряжения на нагрузку (20) через схему понижения напряжения в режиме понижения напряжения путем управления операциями переключения первого набора переключателей и управления подачей питания от преобразователя напряжения на нагрузку через схему повышения напряжения в режиме повышения напряжения путем управления операциями переключения второго набора переключателей. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в снижении до безопасных значений токов цепей управляемых выпрямителей напряжения (УВН) (1), возникающих при подключении УВН с незаряженным выходным конденсатором (20) к источнику напряжения (ИН) (3) переменного тока в моменты времени, когда напряжение ИН близко к его амплитудному значению, в упрощении, ускорении и повышении качества настройки емкости выходного конденсатора (20), индуктивности токоограничивающего реактора (34) УВН и коэффициентов передачи связей между элементами управляющего устройства (5). Управляемый выпрямитель напряжения может поддерживать требуемое значение угла ϕ1 сдвига между синусоидальным напряжением, имеющим частоту источника переменного напряжения, к которому подключены входные зажимы УВН, и первой гармоникой входного тока УВН. В частности, когда УВН работает в качестве выпрямителя, получающего энергию от ИН переменного тока и передающего его потребителям 4 постоянного тока, первая гармоника входного тока УВН совпадает по фазе с соответствующим фазным напряжением ИН, то угол ϕ1 равен 0 радиан (или 0). Кроме того, УВН может работать и в качестве автономного инвертора напряжения, передающего энергию от потребителя (4) постоянного тока к ИН. При этом первая гармоника входного тока УВН противоположна по фазе соответствующему напряжению ИН, то есть угол ϕ1 равен π (180). В обоих случаях абсолютное значение коэффициента мощности, потребляемой от ИН или поступающей в него, равно 1, то есть имеет максимальное значение. Система управления содержит кроме УВН следующие основные элементы: управляющее устройство (5), блок управления (6) и измерительные преобразователи входного (21) и выходного (24) токов, а также входного (22) и выходного (23) напряжения. Система управления дополнена устройством (2) для подключения УВН к ИН. В устройство (2) входит токоограничивающая цепь, содержащая токоограничивающий реактор (34), а также первый (35) и второй (36) выключатели, а также дополнительные измерительные преобразователи входного тока (37) и входного напряжения (38) устройства (2). Кроме того, система управления дополнена вычислительным блоком (7), блоком отображения информации (8) и дополнительным измерительным преобразователем (25) выходного напряжения УВН. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройстве преобразования мощности, переключающем устройстве, устройстве возбуждения двигателя, нагнетателе воздуха, компрессоре, кондиционере воздуха, холодильнике и морозильном аппарате. Задачей настоящего изобретения является обеспечение переключающего устройства в устройстве преобразования мощности, которое расположено между источником питания и нагрузкой, причем устройство преобразования мощности включает в себя шунтирующее сопротивление и переключающий элемент и способно к выполнению стабильного управления переключающим устройством. Переключающее устройство включает в себя переключающий элемент (21a), который включает в себя вывод затвора, схему (51a) возбуждения затвора, которая подает напряжение Vcc возбуждения на вывод затвора переключающего элемента (21a), и блок (8) управления, который генерирует сигнал возбуждения для подачи на схему (51a) возбуждения затвора, и причем значение, получаемое вычитанием порогового напряжения Vth переключающего элемента (21a) из напряжения Vcc возбуждения для подачи на вывод затвора переключающего элемента (21a), больше, чем произведение значения Rsh+Rdc сопротивления от эмиттера переключающего элемента (21a) до отрицательного электрода схемы (51a) возбуждения затвора и максимального значения Ipeak тока, который протекает через переключающий элемент (21a). 31 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электропитанием. Технический результат - обеспечение корректного пуска импульсного выпрямителя по напряжению и/или по току согласно требованиям питаемого объекта и в соответствии с внешней средой импульсного выпрямителя. Способ управления плавным пуском импульсного выпрямителя включает: получение параметра внешней среды импульсного выпрямителя и характерного параметра электропитания питаемого объекта, установку стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току для импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и управление напряжением и/или током импульсного выпрямителя, чтобы запустить его до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току. Предлагается также устройство для управления пуском импульсного выпрямителя. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многофазных импульсных преобразователях питания. Техническим результатом является снижение потерь энергии и улучшение качества напряжения. В способе управления N-фазным импульсным преобразователем постоянного напряжения, состоящем в формировании и подаче на параллельно включенные N силовых блоков импульсов управления, изменяемых по скважности в зависимости от требуемой величины выходного напряжения и сдвинутых друг от друга на время равное 1/Nf, где f - частота этих импульсов (Гц), и в контроле состояния силовых фазных блоков при обнаружении отказов m силовых блоков взаимный сдвиг импульсов устанавливают равным 1/(N-m)f. 3 ил.

Изобретение относится к схеме защиты для полупроводникового переключающего элемента. Технический результат заключается в уменьшении риска выхода из строя полупроводникового переключающего элемента вследствие пробоя, вызванного перенапряжением. В схеме защиты для каждого из множества полупроводниковых переключающих элементов 50, соединенных последовательно, между коллектором и эмиттером полупроводникового переключающего элемента 50 подключается последовательная цепь, состоящая из лавинных элементов D1~D5, резистора R4 и лавинного элемента D6. Конденсатор С1 и резистор R1 соединяются параллельно между обоими выводами лавинного элемента D4, а конденсатор С2 и резистор R2 соединяются параллельно между обоими выводами лавинного элемента D5. Между общей точкой соединения резистора R4 и лавинного элемента D6 и затвором полупроводникового переключающего элемента 50 подключается последовательная цепь, состоящая из резистора R5, параллельной цепи, состоящей из конденсатора С3 и резистора R6, и последовательного компонента, включающего стабилитроны ZD1 и ZD2, соединенные в обратной полярности по отношению друг к другу. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники. Технический результат – уменьшение потерь на переключение. Переключающая схема переключает первый БТИЗ и второй БТИЗ. Схема управления оснащена первым переключающим элементом, который выполнен с возможностью управления током затвора первого БТИЗ, вторым переключающим элементом, который выполнен с возможностью управления током затвора второго БТИЗ, а также третьим переключающим элементом, который включен между электродом первого БТИЗ и электродом второго БТИЗ. Схема управления управляет моментом включения и моментом выключения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх