Тиристорный управляемый ключ — SU 1777211 (original) (raw)
(с 1)5 Н 02 М 1/08 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6) 23.11,92, Бюл, И 3 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им.С.М.Кирова(56) Бецольд К-Х, и др. Применение выключаемых тиристоров на надвижном составе, - Железные дороги мира, У 7, 1987, с.26, рисСправочник по преобразовательной технике./Под ред И.М.Чиженко. Киев; Техника, 1978, с.89, рис.51. Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразовательной технике: автономных инверторах, преобразователях частоты, бесконтактных коммутаторах электрических цепей и т.п.Целью изобретения является повышение быстродействия тиристорного управляемого ключа без усложнения конструкции системы управления.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема тиристорного управляемого ключа.Тиристорный управляемый ключ, со" держит силовой тиристор 1, выполненный в виде запираемого тиристора, анод и катод которого использованы в качестве выводов тиристорного управляемого ключа, а управляющий электрод предназначен для подключения к выходу формирования отпирающих им(5 Й) ТИРИСТОРНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫИ КЛЮЧ(57) Сущность изобретения: при необходимости включения силового тиристора 1 включается управляемый ключ 3.Вследствие разности напряжений наконденсаторах 7 и 10 сначала разгружается анодная цепь силового тиристора, а при выравнивании напряжений наконденсаторах происходит выключениезапираемого тиристора по цепи управления, 1 ил,пульсов системы управления 2, Для подключения к выходу формирования запирающих импульсов предназначен управляющий вход управляемого ключа 3, первый вывод которого соединен с катодом силового тиристора 1 и первым выводом цепи перезаряда , выполненный в виде последовательно соединенных отсекающего диода 5 и перезарядного дросселя 6, Второй вывод цепи переэаряда соединен с первым выводом коммутирующего конденсатора второй вывод которого соединен с анодом силового тиристора 1. В состав, тиристорного управляемого ключа входят также два разделительных диода 8 и 9 и источник напряжения 10, выполненный в виде предварительно заряженного накопительного конденсатора. управляющий вывод силового тиристора 1 соединен с анодом первого раз 1177делительного диода 8. като,п, которого соединен со вторым выводом управлпемого ключа 3 и катодом второго разделиельного диода 9. Анод раздели) тельного диода 3 соединен с первым выводом коммутирующего конденсатора 7.Тиристорный управляемый ключ работает следующим образом.В исходном состоянии силовой запи О раемый тиристор 1 и управляемый ключ 3 закрыты, конденсатор 10 заряжен до напряжения, не превышающего допустимого для запираемого тиристора.с полярностью, показанной на чертеже, коммутирующий конденсатор у заряжен до напряжения источника питания 1 С с полярностью, показанной на чертеже без скобок, В момент времени . силовой запираемый тиристор 1 вкпючается. К нагрузке прикладывается напряжение источника питания /5 нагрузка и источник питания на чертеже не показаны, так как не входят в состав тиристорного управляемого ключа), Конденсатор 7 перезаряжается по цепи 1 до противоположной полярности, В момент времени) процесс перезаряда заканцивается. Длительность открытого состояния силового тиристора 1 определяется алгоритмом работь тиристорного управляемого ключа в конкретном преобразователь- ЗБ ном устройстве и задается системой управления, При необходимости выключить силовой тиристор 1 в момент временивключается управляемый ключ 3. Тогда, поскольку напряжение 4 О конденсатора 7 больше напряжения конденсатора 1 Оразделительный диодзакрыт, а диод 9 открывается. К силовому запираемому тиристору 1 прикладывается напряжение конденсатора 7, он закрывается,а ток нагрузки переходит на цепь коммутации по аноду. Конденсатор 7 разряжается током нагрузки, В момент времени 4., когда уровни напрянений на конденсаторах сравнялись, открывается диод 8 и начинается одновременное протекание двух процессов: во-первых, под действием напряженияконденсатора 10 выносятся неосновные носители из эмиттерно о слоязапираемого тир стора 1, а вс вторых,под действием апряжения, равногосумме напряжений конденсатора 10 иисточника питания через нагрузку выносятся неосновные носитеи зарядовиз толщин и-базы силового запираемого тиристора 1, что способствует егобыстрому восстановлению в прямом направлении, Выключение силового запира -емого тиристорапо цепи управляющего электрода происходит при значительном снижении его анодного тока,следовательно, восстановление структуры в непроводящее состояние осуществляется за короткое время прималом уровне мощности потерь в структуре тиристора, а управление процессом вь;ключения силового запираемоготиристора 1 осуществляется при помощи одного управляемого ключа 3,что не требует усложнения системыуправления, Б момент времени . выключение силового тиристора 1 закончено, а коденсатор 7 током нагрузкипродолжает перезаряжаться до напряжения ист)чника питания с полярностью, показанной на чертеже безскобок, Скорость нарастания напряжения, воздействующего на силовойзапираемый тиристорравна скорости нарастания напряжения на конденсаторе 7, Поэтому его емкость выбирается такой чтобы при максимальновозможном токе нагрузки скоростьнарастания анодного напряжения непревышала допустимого для силовогозапираемого тиристора 1акопПри этом конденсаторвь;полняет еще и Функцию защиты силового тиристора от эф 1)екта ;11.ЯВ момент временинапряжение на конденсатоОредостигает уровня напряжения источника питания и управляемый ключ 3 выключается. Б момент времени в соответствии с алгоритмом работы тиристорного управляемого ключа включается силовой тиристор 1 и далее все процессы в схеме повторяются, По сравнению с прототипом предложенное техническое решение позволяет получить следующие преимущества:повышение частотных свойствтиристорного управляемого ключа засчет того, что силовой тиристор выполнен на запираемом тиристоре, а частотные свойства двухоперационных тиристоров лучше цастотных свойств однооперационных тиристоров;повышение частотных свойств тиристорного управляемого ключа за счет того, что на силовой запираемый тиристор воздействуют две коммутирующие цепи и результатом их совместного воздействия является снижение тепловыделения в структуре силового тиристора, ограничивающее частоту возможных переключений;упрощение алгоритма управления процессом коммутации силового запираемого тиристора по двум коммутирующим цепям за счет введения в схему двух разделительных диодов и подсоединения их к остальным элементам схемы в указанном порядке;упрощение конструкции тиристоргого управляемого ключа за счет того, цто из его схемы исключен коммутирующий тиристор, а управление процессом коммутации осуществляется одним управляемым ключом;упрощение конструкции тиристорного управляемого ключа за счет того, что не требуется применения специальной цепи защиты силового запираемого тиристора от эФФекта Ю/д, так как коммутирующий конденсатор проявляет по отношению к силовому тиристору защитные свойства;исключено усложнение системы управления тиристорным управляемым ключом за счет исклюцения из его схемы коммутирующего тиристора.Таким образом, частотные свойства тиристорного управляемого ключа могут быть повышены без усложнения 5 10 15 20 25 30 35 40 системы управления тиристорным управляемым ключом. Формула изобретенияТиристорный управляемый ключ содержащий силовой тиристор, анод икатод которого использованы в качестве выводов тиристорного управляемого ключа, а управляющий электродпредназначен для подключения квыходу отпирающих импульсов системыуправления, для подключения к выходу Формирования запирающих импульсовкоторой предназначен управляющийвход управляемого клюца, первый вывод которого соединен с катодом силового тиристора и первым выводомцепи перезаряда, выполненной в видепоследовательно соединенных отсекающего диода и перезарядного дросселя, второй вывод которой соединенс первым выводом коммутирующего конденсатора, второй вывод которогосоединен с анодом силового тиристора,о т л и ц а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия,введены два разделительных диодаи источник напряжения, выполненныйв виде предварительно заряженногонакопительного конденсатора, а силовой тиристор выполнен в виде запираемого тиристора, причем управляющий электрод силового тиристорасоединен с первым выводом источника,напряжения, второй вывод которогосоединен с анодом первого разделительного диода, катод которого соеди-:нен с вторым выводом управляемогоключа и катодом второго разделительного диода, анод которого соединен с .первым выводом коммутирующего ко, -денсатора,Составитель А,СкоробогатовРедактор Т,Иванова Техред М.Моргентал Корректор М.МаксимишинецЗаказ 126 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 1 Т СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101