ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ
TWO-WAY HIGH-VOLTAGE THYRISTOR SWITCH

Предложение относится к области электротехники и используется в тиристорных регуляторах напряжения.
Известное [1] устройство аналогичного назначения содержит пары параллельно соединенных встречно направленных тиристоров и эти пары включены последовательно друг с другом, а параллельно этим парам включены снабберные (защитные) цепи. Такое устройство конструктивно сложно при использовании таблеточных тиристоров и водяного охлаждения. В этом случае каждая пара должна зажиматься в отдельный блок, что увеличивает габариты.
Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам является [2] двунаправленный высоковольтный тиристорный ключ, содержащий две встречно направленные параллельно включенные цепи, составленные из равного количества последовательно включенных тиристоров, шунтированных снабберными цепями.
Недостаток такого устройства - относительно низкая надежность. При приложении импульсного напряжения каждый тиристор защищен только своей снабберной цепью. Технической задачей предложения является повышение надежности. Задача решается за счет того, что между равноудаленными точками последовательно включенных вентилей разных направлений включены резисторы.
На чертеже приведена схема устройства. Тиристоры 1 прямого и 2 обратного направления включены последовательно. Обычно их конструктивно объединяют в два столбика. Между тиристорами в столбиках располагают пластины радиаторов. Столбики сжимаются с определенным усилием. Крайние разноименные выводы цепей столбов последовательных тиристоров соединяются между собой и образуют выводы устройства. Параллельно каждому тиристору включены снабберные цепи 3 и 4.Чаще всего это R-C цепи. К управляющим входам тиристоров 1 и 2 подключены блоки 5, 6 управления, соединенные с блоком 7 первичных импульсов. Между симметричными (равноудаленными) точками разных направлений включены резисторы 8.
Устройство работает следующим образом. Оно является приспособлением для регулировки переменного тока или напряжения на нагрузке и включается между ней и сетью. Блок 7 вырабатывает импульсы управления с определенной фазой, которые блоки 5 управления усиливают и подают их на тиристоры. В зависимости от полярности полуволны напряжения проводит ток цепь 1 или 2. Регулируя фазу импульсов, блок 7 изменяет величину выходного напряжения. В моменты выключения тиристоров 1 и 2, а также при приходе перенапряжений по снабберным цепям 3, 4 протекают импульсные токи, которые обеспечивают равномерное деление напряжений между отдельными тиристорами. Чем выше емкость и меньше сопротивление снабберных цепей 3, 4, тем с большей точностью происходит деление напряжений. Резисторы S по указанной причине улучшают это деление. При равенстве всех параметров элементов по резисторам 8 ток не протекает. В действительности, из-за разброса параметров тиристоров и конденсаторов будет протекать небольшой ток по резисторам 8, который увеличится при старении, деградации упомянутых элементов. Мощность резисторов 8 выбирается небольшой - несколько ватт, поэтому по степени почернения или перегорания их можно судить о деградации элементов.
Обратное повышенное напряжение может вызвать пробой тиристора, а прямое - его несанкционированное включение, т.е. менее опасно. Поскольку в ключе вне зависимости от полярности напряжения одна ветвь тиристоров подвергается приложению обратного напряжения, то именно для него желательно увеличить емкость защитной цепочки. Наличие резистора 8 увеличивает демпфирующие свойства.
Таким образом, новый элемент - резисторы улучшают равномерность деления напряжений и позволяют выявлять степень старения, отказа элементов.
Источники информации
.
1. Кукеков Г.Аи др. Полупроводниковые электрические аппараты. Л.: Энергоатомиздат, 1991, стр.104, рис.4.1.
2. Авторское свидетельство СССР 1603497, кл. H02M 1/3.