Високовольтний тиристорний ключ з захистом від перенапруги

Изобретение относится к электротехнике к тнристорным ключам. Цель изобретения - упрощение В тиристорном ключе каждый RC-элемент и двухполярный ограничитель напряжения разбиты на два RC-элемента и на два двухполярных ограничителя напряжения» соответственно. Связь между тиристорами первой и второй ветвей осуществляется через RC-элементы защитной цепи таким образом, что потенциалы катода и анода одноименных тиристоров отличаются на величину падения напряжения на одном RC-элементе, при этом параллельно каждому тиристору включено два последовательно соединенных RC-элемента. Параллельно каждому RC-элементу череэг дополнительно введенные диоды подключен двухподярнын ограничитель напряжения так, что ток, протекающий через него при ограничении перенаиряжения, запускает элемент формирования импульсов того тиристора, который соединен параллельно и по направлению проводимости совпадает с вектором перенапряжения. Потенциальная развязка между тиристором и элементом формирования импульсов осуществлена путем подключения последнего к дополнительно введенной первичной обмотке трансформатора управления. 1 ил. (Л О) СО Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных преобразователях» содержащих тиристорные ключи, в частности в тиристорных компенсаторах реактивной г-ющности. Цель изобретения - упрощение устройства. На чертеже представлена функцио пальная схема высоковольтного тирис ' торного ключа с защитой от перенапряжений . 29-91 Высоковольтный тиристорный ключ с защитой от перенапряжении содержит две параллельно соединенные ветви 1 и 2, первая 1 из которых выполнена в виде п последовательно соединенных тиристоров 3.1» 3.2 3.п, снабженных соответствующими элементами формирования импульсов 4.1, 4.2...4.П и элементами передачи импупьсов 5.1, 5.2...5.П в анодно-катодном направлении, а вторая 2 - в катодно-анодном направлении, защитную цепь из (2п-1) оо О5 ра ИО-тпементол 6 . І , 6 . 2 . , . (•), 2п-1 , 4п--4 Ц и катода (і +1)~го тиристора диодоп 7.1, / - 2. . . 7 . 4п-4, 2п-1 плрпс-- З.І+І второй ветви 2 подключена к точке соединения 2і-го RC-элемента 6.2і торон 8.1, 8.2 . . .8.2п~1, два дополи (2і-1)-го RC-элемента 6.2і—1 защит" нительных диода 9 и 10. Каждый эленой цепи и через анод-катод (4І-3)-го меит формирования импульсов 4.t, диода 7.4І-3 - к второму выводу (2І4,2. А . 3. . . 4. п первой 1 и второй 2 1)-го варистора 8.2і—1 и первому вынетви выполнен, например, в виде конводу пхода і-го элемента формироваденсатора \ 1, резистора 12. тиристония импульсов 4.і первой ветви 1, а ра 13 п стабилитрона 14. При этом череч кагод-анод (4і-2)-го диода первые выводы конденсатора 11 и ре7.4 і-2 - к черному выводу 2і-го вазистора 12. анод тиристора 13 и катод ристора 8,2і и второму выводу входа стабилитрона 14 соединены между соі-го эпемента формирования импульсов бой и образуют первый вывод входа эле4І и первой ветви 1, выход которого мента формирования импульсов, вторые 15 соединен с дополнительной первичной выводы конденсатора 11 и резистора обмоткой трансформатора управления 12 соединены между собой и образуют '15 і-го элемента передачи импульсов вторме выводы входа и выхода эпе5.І, при этом і=1,2,...п-1. Первый мента формирования импульсов, первым выход первого варистора 8.1 соединен выходом которого является катод тис первым выводом входа первого элеристора 13, подключенного управляюмента формирования импульсов 4, 1 втощим выводом к аноду стабилитрона 14. рой ветви 2 и с катодом первого дополКаждый элемент передачи импульсов 5.1 нительного диода 9j анод которого 5,2, 5.3...5.и первой 1 и второй 2 подключен к второму выводу входа ветви выполнен, например, в виде трансформаторов управления 15 и пер- 25 первого элемента формирования импульсов 4.1 второй ветви 2 и к точке соевого 16 и второго 17 диодов, причем динения анода первого тиристора 3.1 первый и второй выводы вторичной первой ветви 1 и катода первого обмотки трансформатора управления 15 тиристора 3,1 второй ветви 2. Второй соединены через анод-катод соответствующих диодов 16 и 17 между собой, 30 вывод (2п-1)-го варистора 8.2п-1 соединен с первым выводом входа п-го образуя первый вывод выхода элемен-элемента формирования импульсов 4п та передачи импульсов, и средний выпервой ветви 1 и с катодом второго вод обмотки образует второй вывод дополнительного диода 10, анод котовыхода элемента передачи импульсов, рого подключен к второму выводу входа Каждый Rd-элемент 6.1 6.2, 6 3... 35 п-го элемента формирования импульсов 6.2п-1 защитной цепи выполнен в ви4п первой ветви 1 и к точке соединеде последовательно соединенных резисния анода п-го тиристора Зп второй тора 18и конденсатора 19, причем ветви 2 и катода п-го тиристора Зп точка соединения катода і-го тирис первой ветви 1. Основные первичные і тора З.і и анода (і+1)-го тиристора 40 обмотки трансформаторов управления Зі+1 первой ветви 1 подключена к точ15 элементов передачи импульсов ке соединения 2і-го RC-элемента 6.2І и (2і+1)-го RC-элемента 6.2Ї+1 •защитной цени и через анод-катод 5.1, 5.2...5п соединены последова4і-го диода 7.4І - к первому вы45 тельно1 в виде общего высоковольтного воду (2і+1)-го варистора 8.2І+1 и кабеля 20 - для первой 1 и 21 - для первому выводу входа (і+1)-го элевторой 2 ветвей, каждый элемент перемента формирования импульсов 4.і+1 дачи импульсов 5.1, 5.2, 5.3...5п второй ветви 2, а через катод-анод в первой 1 и во второй 2 ветвях вы(4і-1)-го диода 7.4Ї-1 - к второму ходом соединен с управляющим перехо50 выводу Іі-го варистора 8.2і и втодом соответствующего тиристора 3.1, рому вывоцу входа (і+1)-го элемента 3.2, 3.3...Зп. формирования импульсов 4.і+1 во втоРабота высоковольтного тиристорнорой пегий 2,выход которого соединен с го ключа с защитой от перенапряжений дополни гельной первичной обмоткой осуществляется следующим образом. трансформатора управления 15 (і+1)-го 55 Напряжение U^-Ug, которое приложеэлемента передачи импульсов 5Ї+ 1. но к ключу, делится по последователь Точка соединения а пода і--го тиристоно соединенным тиристорам 3.1, 3.2... Зп, Принудительное выравнивание ггря 1669367 мых и обратных напряжений на тириснапряжения достаточны для того, чтоторах ? л также демпфирование перебы конденсатор 11 зарядился до напнапряжен mi осуществляются с помощью ряжения стабилизации стабилитрона 14, конденсаторов 19 последовательно соето ток, протекающий через стабилидиненных RC-элементов 6.1, 6.2... трон 14, включает тиристор 13, кото6.2п-1 защитной цепи, общей цля перрый разряжает конденсатор 11 через вой 1 и второй 2 ветвей. Резисторы первичную дополнительную обмотку 18 предназначены для ограничения скотрансформатора управления 15 элемента рости нарастания прямого тока через передачи импульсов 5.1,5.2...5п. Б О результате на вторичной обмотке транс тиристоры 3.1 3.2...Зп от разряда конденсаторов 19. Б данной с^еме исклюформатора управления ' 15 формируется чено непосредственное соединение тиимпульс тока, который через диоды 16 ристоров 3.1, 3.2...3п первой 1 и втои 17 поступает на управляющий перерой 2 ветвей между собой, требующее 15 ход силового тиристора 3.1 (3.2..,3п) мощных соединительных шинонроводов и Тиристор 3.1. (3.2.... Зп)' включается усложнения конструкции, Связь между и напряжение на нем сбрасывается практиристорами первой 1 и второй 2 тически до нуля, т.е. исключается ветвей осуществляется через RC-элевозможность возникновения опасного менты 6.1, 6. 2. . . ,6.2п-1 -защитной 20 перенапряжения на тиристоре. Резисцепи таким обра зом, что потенциал тор 12 элемента формирования импулькатода и анода одноименных тиристоров сов 4. Г(4.2..,4.п) разряжает конденнапример і-х Зі первой 1 и второй 2 сатор 11 в паузах между моментами ветвей отличаются на величину падения ограничения перенапряжений. Значения напряжения на одном RC-олементе 6.2І, 25 емкости конденсатора 11 и сопротивлепри этом параллельно каждому тиристония резистора 12 выбираются из услору лключено два последовательно соедивия полного использования варисторов ненных RC-элемента, Тиристоры 3.1, 8.1, 8.2...8.2п-1 по мощности. Так 3.2...Зп управляются импульсами тока, как п-й тиристор Зп и гі-й элемент которые подают на управляющие их пере— 30 формирования импульсов 4.п в первой ходы через высоковольтный кабель 20 ветви имеют общую точку соединения, в первой ветви 1 и 21 - во второй вет то потенциальная развязка между ними ви 2 и через элементы передачи имне требуется, поэтому п-й элемент пульсов 5,1, 5.2...5.п. Трансформапередачи импульсов 5п не обязателен. торы управления 15 предназначены для По аналогичной причине не обязателен 35 потенциальной развязки цепей управи первый элемент передачи импульсов ления тиристорами между собой. Диоды 5.1 во второй ветви 2. Однако из—за 16 и 17 служат для формирования однотого, что трансформаторы управления полярных импульсов управления на уп15 элементов передачи импульсов 5.1, равляющем переходе тиристоров 3.1, 5.2,.,•5п выполнены в виде единого 40 3.2...Зп. Для ограничения перенапконструктивного узла, поскольку осряжений, возникающих на тиристорах новные первичные обмотки их соедине3.1, 3.2..,Зп первой 1 и второй 2 ны последовательно и представляют обветвей, параллельно каждому RC-элещий высоковольтный кабель, то с точменту 6.1, 6.2...6.2п-1 включен ки зрения унификации указанного узла, 45 используемого в первой 1 и второй 2 соответствующий варистор 8,1,8,2... 8.2п-1, причем не непосредственно, а ветвях, п-й элемент передачи импульчерез диоды 7.1, 7.2...7.4п-4 и чесов 5п первой ветви 1 и первый эле— • • рез входы элементов формирования иммент передачи импульсов 5.1 второй пульсов 4.1, 4.2...4п первой 1 и втоветви 2 желательно не исключать. Пер50 рой 2 ветвей так, что ток, протекаювый 9 и второй 10 дополнительные диощий через варисторы 8.1,8.2...8.2п-1 ды предназначены для шунтирования в момент ограничения перенапряжения, входов п-го элемента формирования имзаряжает конденсаторы 11 элементов пульсов 4.п первой ветви 1 и первого формирования импульсов 4.1,4.2...4п элемента формирования импульсов 4.1 55 второй ветви 2^ соответственно в той ветви, к анодам тиристоров 3.1, ? 3.2.,.Зп которой приложена положиобратном направлении и не обязатель1 тельная полярность перенапряжения. ны в устройстве, если управляющий Если длительность и величина перепереход тиристора 13 не имеет про-.. 1669367 водимости в обратном направлении, т.е. исключается протекание тока че риз дополнительную первичную обмотку трансформатора управления 15"и еле-" довательно через управляющий переход тиристоров Зп в первой ветви 1 и 3.1 во второй ветви 2 в момент положения к ним обратного напряжения. Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я 10 Высоковольтный тиристорный ключ с защитой от перенапряжений, содео-" жащий две встречно-цараллельно соединенные ветви, каждая из которых выполнена в виде п последовательно соединенных тиристоров, каждый из которых снабжен элементом формирования импульсов управления и трансформатором уп20 равления, защитную цепь из последовательно соединенных RC-элементов, включенную параллельно первой и второй ветвям, и двухполярные ограничители напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения, защитная цепь выполнена из (2п-1) RC-элементов число двухполярных ограничителей напряжения равно 2п-1, введено 4п-4 диодов, а каждый трансформатор управ30 ления снабжен дополнительной обмоткой, причем точка соединения катода і-го и анода (i+1)-ro тиристоров первой ветви* подключена к точке соединения 2'i-ro и (2 і+О-го RC-элементов защитной 'цепи, к аноду 4і-го диода, 35 катод которого подключен - к первому выводу (2і+1)-го двухполярного ограничителя напряжения и первому выводу входа (і+1)-го элемента формирования импульсов управления (і+1)-го тиристора второй ветви, и к катоду (4i-t)го диода, анод которого подключен к второму выводу 2і-го двухполярного 8 ограничителя напряжения и второму выводу входа (i+t)-ro элемента формирования импульсов управления (І+1)-го тиристора второй ветви, выход которого соединен с дополнительной обмоткой (і+1)~го трансформатора управления, точка соединения анода і-го и катода (і-Н)-го тиристоров второй веттзи подключена к точке соединения (2і-1)-го и 2i-ro RC-элементов защитной цепи, к аноду (4і-3)-го диода, катод которого подключен к второму выводу (2І-1)-го двухнолярного ограничителя напряжения и первому выводу входа 1-го элемента формирования импульсов управления і-го тиристора первой ветви, и катоду (4і-2)-го ' диода, анод которого подключен к первому выводу 2 і-го двухполярного ограничителя напряжения и второму выводу входа і-го элемента формирования импульсов управления і-го тиристора первой ветви, выход которого соединен с дополнительной обмоткой і-го трансформатора управления, при этом і = 1,2.,.п-1, точка соединения анода перного тиристора первой ветви и катода первого тиристора второй ветви и катода первого тиристора второй ветви соединена с первым выводом первого двухполярного ограничителя напряжения, в цепи которого последовательно включен вход первого формирователя импульсов управления первого тиристора второй ветви, точка соединения катода п-го тиристора первой ветви и анода п-го тиристора второй ветви соединена с вторым вы-— водом (2п-1)тго двухполярного ограничителя напряжения, в цепи которого поспедовательно включен вход п-го формирователя импульсов управления п-го тиристора первой ветви. 1669J67 Редактор Е.Хорина Составитель О.Мецерякова Техред М.Ддцык Корректор Н.Ревская Заказ 3145/ДСП Тираж 2Ы Подписное В И П Г'к-\м,ipi TficHunro к т п г т е ї і по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Н ИИ 1П01 г >, R H M K I , Ж-^5, Раушская н а б . , л- ^*/5 Производственно- пэцатртьскнм комбинат "Патент", і . Ужгород, ул. Гагарина, 101