Пристрій для комутації групи керованих вентилів

1. Устройство для коммутации группы управляемых вентилей, содержащее цепочку из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и голностью управляемых ключей по числу выводов для подключения одноименных силовых электродов управляемых вентилей группы, двухобмоточные дроссели по числу упомянутых выводов, вспомогательные управляемые вентили по числу управляемых вентилей группы, одни силовые электроды которых предназначены для подключения к одноименным силовым электродам управляемых вентилей группы, а другие одноименные силовые электроды объединены и через коммутирующий конденсатор подключены к разноименным силовым электродам полностью управляемых ключей последователь ной цепочки, противоположные силовые электроды которых соединены с выводами для подключения одноименных силовых электродов управляемых вентилей группы и через первичные обмотки двухобмоточных дросселей - со входными выводами, а выводы коммутирующего конденсатора подключены к источнику подзаряда и ко вторичным обмоткам даухобмоточных дросселей через соответствующие диоды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено вспомогательными конденсаторами по числу полностью управляемых ключей, причем выводы коммутирующего конденсатора через упомянутые вспомогательные конденсаторы соединены со входными выводами. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены по количеству двухобмоточных дросселей дополнительные диоды, конденсаторы, резисторы и дополнительные полностью управляемые ключи с блоками управления, причем первичная обмотка каждого дросселя зашунтирована цепочкой из последовательно соединенных дополнительно диода и конденсатора, параллельно которому подключены последовательно соединенные резистор дополнительный полностью управляемый ключ, подключенный управляющим элект-зодом к выходу блока управления, входом соединенного с упомянутым конденсатором. Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах преобразовательной техники, в частности, в преобразователях постоянного напряже ния в переменное, в преобразователях частоты. Известно устройство для коммутации группы управляемых вентилей [1], используемое для выключения управляемых венти ел ел о о 15503 лей инвертора. Устройство содержит распределительные управляемые вентили по числу управляемых вентилей, цепочку из согласно включенных двух вспомогательных управляемых вентилей, полностью управляемого ключа и коммутирующего конденсатора. К свободному выводу анода первого вспомогательного управляемого вентиля цепочки подключены анодами управляемые вентили первой группы и первый вывод первого двухобмоточного дросселя. К свободному выводу катода второго вспомогательного управляемого вентиля подключены катодами вторая группа управляемых вентилей и первый вывод второго двухобмоточного дросселя. К катодам первой группы управляемых вентилей подключены катодами первая группа распределительных управляемых вентилей, аноды которых объединены и подключены к аноду второго вспомогательного управляемого вентиля, а через первый конденсатор подсоединены к второму выводу второго двухобмоточного дросселя, служащего входным выводом. К анодам второй группы управляемых вентилей подключены аноды второй группы распределительных управляемых вентилей, катоды которых объединены и подключены к катоду первого вспомогательного управляемого вентиля, а через цепочку из соединенных последовательно второго конденсатора и резистора, зашунтирован+юго согласно включенным диодом, подсоединены к второму выводу первого двухобмоточного дросселя, служащего вторым входным выводом. К выводам коммутирующего конденсатора подключен источник подзаряда и через диоды вторичные обмотки двухобмоточных дросселей. Устройство коммутации имеет ухудшенные массогабаритные показатели, значительные перенапряжения, пониженный КПД. Это связано с тем, что двухобмоточные дроссели имеют коэффициент связи между обмотками меньше единицы, При запирании полностью управляемого ключа часть энергии, накопленной в дросселях, идет на заряд RCD-цепей. Для ограничения перенапряжений необходимо увеличивать емкость RCD-цепей, что приводит к увеличению потерь и ухудшению массогабаритных показателей. Благодаря наличию перенапряжений необходимо использовать силовые полупроводниковые приборы более высоких классов по напряжению. При каждой коммутации происходит заряд - разряд конденсаторов ограничения скорости нарастания напряжения, что приводит к снижению КПД. При этом увеличена емкость указанных конденсаторов. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Наиболее близким к заявленному устройству по большинству существенных признаков является устройство для коммутации группы управляемых вентилей [2], содержащее вспомогательные управляемые вентили по числу управляемых вентилей, цепочку из двух последовательно соединенных полностью управляемых ключей, коммутирующего конденсатора и первичной обмотки двухобмоточного дросселя. Выводы коммутирующего конденсатора подключены к источнику подзаряда непосредственно и ко вторичной обмотке двухобмоточного дросселя через диод. Одни силовые выводы вспомогательных управляемых вентилей предназначены для подключения к одноименным силовым выводам группы управляемых вентилей, а другие силовые выводы объединены и подключены к одноименным силовым выводам полностью управляемых ключей последовательной цепочки, противоположные силовые выводы которых подключены к входным выводам. Первичная обмотка двухобмоточного дросселя включена в п ос ледов ательную цепочку между одним из выводов коммутирующего конденсатора и одним из силовых выводов одного из полностью управляемых ключей. В устройстве ограничивается скорость нарастания тока в контуре коммутации при повышенном напряжении на коммутирующем конденсаторе, однако в нем не ограничивается скорость нарастания тока управляемых вентилей .и скорость нарастания напряжения при запирании полностью управляемых ключей, что приводит к снижению надежности устройства. Заявленное изобретение направлено на создание устройства для коммутации группы управляемых вентилей, имеющего повышеннуюнаде»кность,пониженныеперенапряжения, обеспечивающего ограничение скорости нарастания тока и напряжения как в рабочих, так и в аварийных режимах. Для решения указанной задачи устройство для коммутации группы управляемых вентилей, содержащее цепочку из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и полностью управляемых ключей по числу выводов для подключения одноименных управляемых вентилей группы, двухобмоточные дроссели по числу упомянутых выводов, вспомогательные управляемые вентили по числу управляемых вентилей группы, одни силовые электроды которых предназначены для подключения к одноименным силовым электродам управляемых вентилей группы, з другие одноименные силовые электроды объединены и через коммутирующий конденсатор подключены к 15503 ная электрическая предлагаемого устройстразноименным силовым электродам полнова для коммутации группы управляемых венстью управляемых ключей последовательтилей; на фиг.2 показано применение ной цепочки, противоположные силовые предлагаемого устройства коммутации в инэлектроды которых соединены с выводами для подключения одноименных силовых 5 верторе с фазными дросселями, а на фиг.З применение предлагаемого устройства в электродов управляемых вентилей группы и широтно-импульсном преобразователе почерез первичные обмотки двухобмоточных стоянного напряжения. дросселей - с входными выводами, а выводы Устройство для коммутации группы упкоммутирующего конденсатора подключены к источнику подзаряда и к вторичным 10 равляемых вентилей (фиг.1) содержит цепочку из последовательно соединенных обмоткам двухобмоточных дросселей через коммутирующего конденсатора 1 и полносоответствующие диоды, согласно изобрестью управляемых ключей (запираемых титению, снабжено вспомогательными конристоров) 2 и 3. Входные выводы через денсаторами по числу полностью управляемых ключей, причем выводы ком- 15 двухобмоточные дроссели 4 и 5 связаны с анодом и катодом запираемых тиристоров 2 мутирующего конденсатора через упомянуи 3, к которым одноименными силовыми вытые вспомогательные конденсаторы водами подключены управляемые вентили соединены с входными выводами. (тиристоры) 6-11. Противоположные силоСогласно изобретению, в охарактеризованное устройство введены по количеству 20 вые выводы последних через встречно включенные вспомогательные управляемые двухобмоточных дросселей дополнительвентили (тиристоры) 12-23 и коммутируюные диоды, конденсаторы, резисторы и дощий конденсатор 1 связаны с одноименныполнительные полностью управляемые ми силовыми выводами запираемых ключи с блоками управления. Первичная обмотка каждого дросселя зашунтирована це- 25 тиристоров 2 и 3. К выводам коммутирующего конденсатора 1 подключен источник 24 почкой из последовательно соединенных подзаряда и через диоды 25 и 26 - вторичдополнительного диода и конденсатора, паные обмотки двухобмоточных дросселей 4 и раллельно которому подключены последо5. Первичная обмотка каждого из упомянувательно соединенные резистор и дополнительный полностью управляемый 30 тых дросселей зашунтирована цепочкой из последовательно соединенных дополниключ, подключенный управляющим электротельного диода 27 (28) и конденсатора 29 дом к выходу блока управления, входом со(30), причем последний зашунтирован поединенного с упомянутым конденсатором, следовательно соединенным дополнительСовокупность существенных признаков по пункту 1 формулы изобретения позволяет 35 ным полностью управляемым ключом (запираемым тиристором, транзистором) 31 повысить надежность благодаря уменьше(32) и резистором 33 (34). Вход блока управнию перенапряжения, поскольку энергия, ления 35(36) подключен к конденсатору накопленная в дросселях, передается ком29(30), а выход - к управляющему электроду мутирующему конденсатору через диоды, а также благодаря ограничению скорости на- 40 дополнительного полностью управляемого ключа 31(32). Блоки 35 и 36 управления сорастания тока дросселями и ограничению держат, например, блок 37 сравнения и блок скорости нарастания напряжения вспомога38 формирования управляющих сигналов. К тельными конденсаторами. выходу тиристоров 6-11 подключена нагрузСовокупность существенных признаков по пункту 2 формулы изобретения позволяет 45 ка 39. Устройство работает, следующим обраповысить надежность благодаря уменьшезом. нию перенапряжений и скорости нарастаПусть открыты тиристоры 6 и 11. Ток ния напряжения, поскольку часть энергии проходит по цепи: двухобмоточный дроспервичных обмоток дросселей, которая не может быть передана коммутирующему кон- 50 сель 4 - тиристор 6 - фазы А и С нагрузки 39 -тиристор 11 -двухобмоточный дроссель 5. денсатору (поскольку коэффициент связи Для выключения, например, тиристора 6 отмежду обмотками дросселей меньше 1), идет пирают запираемый тиристор 2 и вспомогана заряд конденсаторов. При этом снижаеттельные тиристоры 21 и 18. Скорость ся скорость нарастания напряжения при выключении полностью управляемых ключей и 55 нарастания тока в контуре коммутации может ограничиваться индуктивностью монограничивается амплитуда перенапряжетажных кабелей при достаточной его ний, поскольку избыточная энергия рассеивеличине. При необходимости, например, в вается на резисторах. высоковольтных преобразователях при поИзобретение поясняется чертежами, вышенном напряжении на коммутирующем где на фиг.1 показана схема принципиаль 15503 конденсаторе может быть введен дроссель 40, вторичная обмотка которого через диод 41 подключена к зажимам коммутирующего конденсатора 1. По окончании переходного процесса ток нагрузки проходит по цепи: 5 двухобмоточный дроссель 4 - запираемый тиристор 2 - коммутирующий конденсатор 1 -дроссель 40-тиристор 21 - тиристор 18 - фазы А и С нагрузки 39 - тиристор 11 двухобмоточный дроссель 5. По оконча- 10 нии схемного времени выключают запираемый тиристор 2. Энергия, накопленная в дросселях 4, 5 и 40 через диоды 25, 26 и 41 передается коммутирующему конденсатору 1. Коэффициент связи между 15 обмотками двухобмоточного дросселя меньше 1 (реально может быть получен около 0,9), поэтому около 10% запасенной энергии не может быть передано коммутирующему конденсатору. Ток дросселя 4(5) замыкается по 20 цепи: обмотка дросселя 4(5) - конденсатор 29(30) ~ диод 27(28) - обмотка дросселя 4(5). Происходит заряд конденсатора 29(30), При напряжении на конденсаторе 29(30) равном напряжению установки, блок сравнения 37 25 вырабатывает сигнал и блок формирования управляющих сигналов 38 отпирает полностью управляемый ключ 31(32) и резистором 33(34) шунтируется конденсатор 29(30), что ЪЧ 32 8 исключает появление перенапряжений на дросселях 4 и 5. Минимальное напряжение на конденсаторах 29 и 30 несколько выше максимального напряжения на коммутирующем конденсаторе 1, поэтому в резисторах 33 и 34 рассеивается только та энергия, которая не может быть передана дросселями 4 и 5 коммутирующему конденсатору. Исключение перенапряжений при минимальных потерях энергии позволяет улучшить массогабаритные показатели, повысить КПД, снизить стоимость, повысить надежность. Повышению надежности служит также ограничение скорости нарастания тока и напряжения. При включении конденсаторов 42 и 43 ограничивается скорость нарастания напряжения как на выключаемом тиристоре, так и на запираемом тиристоре при минимальных потерях. Емкость защитных RC-цепей тиристоров при этом может быть выбрана минимальной. Индуктивность дросселя 40 примерно на порядок меньше индуктивности дросселей 4 и 5, при выключении запираемого тиристора дроссель оказывается включенным последовательно с конденсаторами 42 и 43 и перенапряжения легко могут быть исключены обычными методами. При этом дополнительные потери незначительны. 15503 15503 Упорядник Д. Панченко Замовлення 4187 Техред М.Моргентал Коректор Л. Пилипеико Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м Ужгород, вул.ГагарІна, 101