Двонаправлений ключ

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности Особенностью данного устройства является то, чго всегда гарантирован самозапуск вентилей и при наличии пробитых вентилей Допустим, что в одной ветви пробито несколько вентилей, а перенапряжение имеет полярность требующую запуск противоположной ветви вентилей. При этом только на ветви вентилей, имеющей поврежденные вентили, происходит срабатывание стабилитронов при формировании дополнительных импульсов управления только у целых вентилей, которые поступают на противоположные вентили, запуская их Вентили, расположенные напротив пробитых, не имеют импульсов управления, но благодаря запуску остальных вентилей происходит резкое нарастание напряжения на неоткрывшихся вентилях, что позволяет формировать дополнительные импульсы от собственного устройства запуска, включая остальные вентили ветви 1 ил Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным преобразователям, содержащим последовательно включенные вентили двух ветвей со встречным включением, используемые в качестве регулируемого ключа, например в тиристорных компенсаторах реактивной мощности. Известно устройство содержащее параллельные тиристору встречно включенные лавинные диоды, где в разрыв со стороны катода тиристор.Ї включены параллельные цепи из RC-цепи, шунтирующего резистора и генератора индивидуального запуска тиристора [1]. При воздействии прямого перенапряжения ог падения напряжения на RC-цепи после выхода на лавину диода срабатывает генератор и происходит самозапуск тиристора Данное устройство может быть использовано и для двунаправленного ключа при раздельных встречных параллелях тиристоров с их самозапуском отобоих полярностей перенапряжения При этом необходимо, чтобы лавинный диод, совпадающий по направлению проводимости с тиристором, был более высокого напряжения лавинообразования чем у обратного. В этом случае возможна нормальная работа ключа К недостаткам данного устройства следует отнести недоиспользование класса тиристоров по напряжению, ибо лавинный диод,,, защищающий тиристор по прямому Іґ 1718345 напряжению, ниже, чем по обратному напряжению. При наличии пробитых тиристоров в одной из ветвей в ней происходит снижение общего защитного уровня лавинообразования, и самозапуска параллельной ветви не происходит из-за шунтирования ветвью с пробитыми тиристорами, что снижает надежность преобразовательного устройства, .Известно устройство двунаправленного ключа, содержащее парное соединение встречно-параллельных тиристоров с блоком самозапуска от перенапряжений, подключенным параллельно тиристорам, состоящим из цепочки последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора, параллельно которому подключены конденсатор и цепочка из последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки импульсного трансформатора. Дне вторичные обмотки подключены к управляющим электродам тиристоров через разделительные диоды [2]. 4 ' тор, при этом к соответствующим двунаправленным пороговым ключам блоков самозапуска от перенапряжений подключены начала первичных обмоток трансформа5 тора, первая вторичная обмотка, совпадающая г о направлению намотки с первичными, началом подключена к управляющему электроду соответствующего вентиля через диод (анод - катод), а концом - к 10 катоду вєніиля, вторая вторичная обмотка обратной нзмотки по отношению к первичным подключена к управляющему электроду второго вентиля пары концом через диод (анод - катод), а началом - к катоду этого же 15 вентиля. Предлагаемый ключ представлен на чертеже, где 1,2 - ветви последовательно соединенных вентилей, причем первая ветвь выполнена в анодно-катодном на20 правлении, а вторая - в катодно-знодном, 3 - симметричный стабилитрон, 4 - резистор, 5 - накопительный конденсатор, 6-двунаправленный пороговый ключ, 7,8 - разделительные диоды, 9 - распределитель К недостаткам данного устройства сле- 25 импульса управления к вентилю, 10 - четыдует отнести наличие жесткой связи между рехобмоточный импульсный трансформакаждой парой встречно-включенных тиритор, 11 - формирователь импульсов сторов, что усложняет конструкцию, так как управления вентилями преобразователя. связь должна быть рассчитана на полный Ключ собран следующим образом. рабочий ток в случае пробоя смежного вен- Ї0 К каждому из последовательно соедитиля, жесткая связь усложняет сборку прененных вентилей обеих ветвей 1,2 паралобразователя и эксплуатацию при замене лельно подключен симметричный поврежденных тиристоров; возможность стабилитрон 3, в цепи которого последовасамовключения параллельного тиристора тельно включены соединенные в параллель от большой скорости восстанавливающегося 35 резистор 4 и накопительный конденсатор 5, напряжения на работающем тиристоре в параллельно которым включена последовамомент запирания, что ведет к переключетельная цепь из двунаправленного порогонию схемы по обратному напряжению, т.е. вого ключа 6 и одной из первичных обмоток потере управляемости; снижение надежноимпульсного трансформа гора 10. Выходные сти тиристоров, так как пробой одного в 40 обмотки импульсного трансформатора 10 паре равносильно двум. соединены через разделительные диоды 7,8 Цепью изобретения является повышение с целью управления вентилей 1,2 , при этом надежности устройства. первая вторичная обмотка трансформатора 10 подключена через диод 7 проводимостью Цель достигается тем, что двунаправленный ключ собран из(п) пар встречно-парал- 45 анод - катод к управляющему электроду лельных раздельных вентилей и 2п блоков вентиля 1 прямой проводимости тока, а втосамозапуска от перенапряжений, подклюрая вторичная обмотка обратной намотки ченных параллельно вентилям, включаюподсоединена через диод 8 проводимостью щих каждый цепочку из последовательно анод - катод к управляемому элементу соединенных симметричного стабилитрона 50 смежного вентиля 2 обратной проводимои резистора, параллельно которому подсти тока. ключен конденсатор и цепочка последоваРаботает ключ следующим образом. тельно соединенных двунаправленного При нормальных условиях работы препорогового ключа и первичной обмотки имобразователя воздействующие напряжения рульсного трансформатора, причем им- 55 на отдельные вентили и плечо преобразоварульсные трансформаторы блоков теля не превышают уровня стабилизации рамозапуска от перенапряжений каждой стабилитронов 3, и блок самозапуекз не пары встречно-параллельно включенных работает (работает только основная систевентилей объединены по магнитопроводу, ма управления). Накопление энергии за счет образуя четырехобмоточный трансформаутечек стабилитронов исключается резисто 1718345 ром 4 при обеспечении на конденсаторе 5 малых зарядов, ниж^ уровня срабатывания порогового двунаправленного ключа 6? При воздействии на плечо преобразователя перенапряжения любой полярности, 5 превышающего суммарный уровень стабилизации стабилитронов 3 любой одной ветви, происходит заряд накопительных конденсаторов 5 с некоторой потерей на резисторе 4. 10 Если перенапряжение положительной полярности для силового вентиля 1 (прямой проводимости), то по достижении уровнем заряда конденсатора 5 напряжения срабатывания ключа 6 происходит заряд конден- 15 сатора на первичную обмотку импульсного трансформатора 10, при этом импульс трансформируется во вторичные обмотки, причем энергия передается только по одной из них (первой), так как в другой, намотан- 20 ной встречно, диод 8 заперт. Дополнительный импульс формируется только на вентиль 1, для которого перенапряжение положительно. От воздействия этихуправлящих импульсов тока вентили 1 открываются, 25 и перенапряжение гасится на внешних цепях и нагрузке, сохраняя в целостности силовые вентили Если уровень стабилизации на вентилях 1 прямой проводимости ниже, чем на ветви вентилей 2 обратной проводимости (это может быть за счет разброса характеристик стабилитронов 3 или при наличии пробитой части вентилей в ветви с прямой проводимостью), происходит опережающий заряд конденсаторов 5 вентилей обратной проводимости. При этом срабатывание пороговых двунаправленных ключей происходит на обратной ветви, но импульс управления поступает только на вентили прямой проводимости, обеспечивая самозащиту. В случае равенства напряжения стабилизации обеих ветвей происходит заряд конденсаторов 5 у обеих ветвей, и срабатывание может произойти как одновременно обоих ключей 6, так и порознь, но во всех случаях формируется импульс управления только на вентили 1 прямой проводимости. 30 35 40 45 При воздействии отрицательного перенапряжения условия заряда конденсато- 50 ров 5 те же, что и при воздействии положительной полярности, но импульс управления формируется только на вентили 2 обратной проводимости через вторую вторичную обмотку импульсного трансформа- 55 тора 10, так как открыт только диод 8. Особенностью данного ключа является то, что всегда гарантирован самозапуск вентилей и при наличии пробитых вентилей. Допустим, что в одной ветви пробито несколько вентилей, а перенапряжение имеет полярность, требующую запуск противоположной ветви вентилей. При этом только на ветви вентилей, имеющей поврежденные вентили, происходит срабатывание стабилитронов при формировании дополнительных импульсов управления только у целых вентилей, которые поступают на противоположные вентили,запуская их Вентили, расположенные напротив пробитых, не имеют импульсов управления, но благодаря запуску остальных вентилей происходит резкое нарастание напряжения на неоткрывшихся вентилях, что позволяет формировать дополнительные импульсы от собственного устройства запуска, включая остальные вентили ветви Формула изобретения Двунаправленный ключ содержащим пару встречно-параллельно включенных вентилей и блок самозапуска от перенапряжений, включающий цепочку из последовательно соединенных симметричного стабилитрона и резистора, подключенную параллельно вентилю, конденсатор подключенный параллельно резистору, и цепочку из последовательно соединенных двунаправленного порогового ключа и первичной обмотки импульсного трансформатора, диод катодом подключенный к управляющему электроду вентиля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введны п пар встречнопараллельно включенных вентилей и 2п блоков сэмозапуска от перенапряжений, причем импульсные трансформаторы блоков замозапуска от перенапряжений каждой пары встречно-параллельно включенных вентилей объединены по магнитопроводу, образуя четырехобмоточный трансформатор, при этом к соответствующим двунаправленным пороговым ключам блоков самозапуска от перенапряжений подключены начала соответствующих первичных обмоток трансформатора, первая вторичная обмотка, совпадающая по направлению намотки с первичными, началом подключена к аноду соответствующего диода, а концом - к катоду соответствующего вентиля пары встречно-параллельно включенных вентилей, а вторая вторичная обмотка с обратной намоткой по отношению к первичной подключена концом к аноду соответствующего диода, а началом к катоду другого вентиля пэры встречно-параллельwa включенных вентилей. 1718345 Редактор Т Юрчі/ікова Составитель С Безуглый Техред М Моргентап Корректор В, Гирняк Заказ 888 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пои ГКНТ СССР 113035 Москва Ж-35 Раушская наб.. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 101