Коммутатор

 

1. КОММУТАТОР, содержащий последовательную цепочку из нагрузки , первого тиристора и дросселя, подключенную к первому полюсу источника постоянного напряжения, блок тиристорно-конденсаторной коммутации , выход которого подключен параллельно дросселю, узел предварительной зарядки, выход которого подключен к конденсатору блока тиристорно-конденсаторной коммутации, первый вентиль, первый вывод которого сЬединен с одноименным вьгеодом первого тиристора и первым вьшодом дросселя, блок управления, первый выход которого соединен с входом первого тиристора , а второй и третий выходы подключены к входам блока тиристор- i но-конденсаторной коммутации, о тличающийся тем, что, с целью повышения КПД коммутатора, введены второй тиристор, второй вентиль и накопитель, причем второй тиристор включен согласно с первым тиристором между вторым выводом дросселя и вторым полюсом источника постоянного напряжения, накопитель включен между вторым выводом первого вентиля и цервым выводом второго вентиля, второй вьгаод которого соединен с одноименным выводом второго тиристора, вход узла предварительной зарядки подключен к накопителю, а вход второго тиристора соединен с первым выходом блока управления. (Л 2.Коммутатор по п. 1, отлис чающийся тем, что по крайней мере один из вентилей ,вьшолнен управляемым, блок управления снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу вентиля . 3.Коммутатор по п. 2, отлич ающийс я тем, что накопитель подключен к источнику постоянного напряжения.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК;

09) О1) (51)4 и 03 К 17 56

fj e p, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3345760/18-21 (22) 06.10.81 (46) 23.03.87. Бюл, 1) 11 (?2) Л.п.иванов (53) 621;316(088.8) (56) Скаржепа В.А. и-др. Устройства автоматики на тиристорах, Киев, "Техника", 1974, с. 160.

Забродин Ю.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. — Энергия, 1977, рис. 2-16. с / (54)(57) 1. KONKYTAT0P, содержащий последовательную цепочку из нагрузки, первого тиристора и дросселя, подключенную к первому полюсу источника постоянного напряжения, блок тиристорно-конденсаторной коммутации, выход которого подключен параллельно дросселю, узел предварительной зарядки, выход которого подключен к конденсатору блока тиристорно-конденсаторной коммутации, первый вентиль, первый вывод которого соединен с одноименным выводом первого тиристора и первым выводом дросселя, блок управления, первый выход которого соединен с входом первого тиристора, а второй и третий выходы подключены к входам блока тиристор= но-конденсаторной коммутации, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения КПД коммутатора, введены второй тиристор, второй вентиль и накопитель, причем второй тиристор включен согласно с первым тиристором между вторым выводом дросселя и вторым полюсом источника постоянного напряжения, накопитель включен между вторым выводом первого вентиля и цервым выводом второго вентиля, второй вывод которого соединен с одноименным выводом второго тиристора, вход. узла предварительной зарядки подключен к накопителю, а вход второго тиристора соединен с первым выходом блока управления. г

2. Коммутатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что по крайней мере один из вентипей,:выполнен управляемым, блок управления снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу вентиля.

3. Коммутатор по п. 2, о т л ич а ю шийся тем, что накопитель подключен к источнику постоянного напряжения.

10226?7

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение для коммутации мощных нагрузок, например силовых преобразователей или источников питания лазеров, Известен коммутатор, содержащий последовательно соединенные тиристор, дроссель, нагрузку и источник постоянного напряжения, а также тиристорно-конденсаторный узел запирания, 10

Недостатком этого коммутатора является перенапряжение на элементах устройства.

Ближайним по технической сущности к изобретению является коммутатор, содержащий тиристор, дроссель и нагрузку, соединенные последовательно с источником постоянного напряжения, а также блок тиристорно-конденсаторной коммутации, узел предвари- 20 тельной зарядки, вентиль и блок управления. В этом устройстве перенапряжения ограничиваются эа счет вентиля, включенного параллельно дросселя. Однако К1Щ получается низким, так как избыточная энергия дросселя рассеивается в виде тепла на вентиле.

Целью изобретения является ловы-. 30 жение КПД коммутатора.

Для достижения этой цепи в коммутатор, содержащий последовательную цепочку из нагрузки, первого тиристора и дросселя, подключенную к первому полюсу источника постоянного напряжения, блок тиристорно-конденсаторной коммутации, выход которого подключен параллельна дросселю, узел предварительной зарядки, 10 выход которого подключен к конденсатору блока тиристорно-конденсаторной коммутации, первый вентиль, один вывод которого соединен с одноименным выводом первого тиристора и первым выводом дросселя, блок управления, первый выход которого соединен с входом первого тиристора, а второй и третий выходы подключены к входам блока тиристорно-конденсаторной коммутации, введены второй тиристор, второй вентиль и накопитель, причем второй тиристор включен согласно с первым тиристором между вторым выводом дросселя и вторым полюсом источника постоянного напряжения, накопитель включен -между вторым выводом первого вентиля и первым выводом второго вентиля, другой вывод которого соединен с одноимен-, ным выводом второго тиристора, вход угла предварительной зарядки подключен к накопителю, а вход второго тиристора соединен с первым выходом блока управления.

При этом в коммутаторе по крайней мере один иэ вентилей может быть выполнен управляемым, блок управления может быть снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу вентиля. Кроме того, накопитель может быть подключен к источнику постоянного напряжения, На чертеже приведена принципиальная электрическая схема коммутатора, Коммутатор содержит источник 1 постоянного напряжения, к первому полюсу которого нбдключена последовательная цепочка иэ нагрузки 2, первого тиристора 3 и дросселя 4, параллельно которому подключен выход блока 5 тиристорно-конденсаторной коммутации, который может быть выполнен в виде симметричной мостовой схемы или несимметричной мостовой схемы; Между вторым полюсом источника и выводом дросселя 4 согласно с тиристором 3 включен второй тиристор 6. К конденсатору блока 5 подключен выход узла 7 предварительной зарядки. С катодом тиристора 3 соединен катод первого вентиля 8, между анодом которого и катодом второго вентиля 9 включен накопитель

10. Анод вентиля 9 соединен с анодом тиристора 6. Вход узла 7 подключен к накопителю 10. Первый выход блока 11 управления соединен с входами тиристоров 3 и 6, а второй и третий выходы блока 11 подключены к входам блока 5. При выполнении одного из вентилей 8, 9 управляемым его вход подключают к дополнительному выходу блока 11.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии тиристоры

3, 6 и вентили 8, 9 закрыты. Источник 1 имеет напряжение Е, напряжение накопителя 10, например, 2 Е, до такого же напряжения заряжен конденсатор блока 5 с помощью узла 7.

При поступлении от блока 11 управления первого импульса на входы тиристоров 3 и 6 они открываются напряжение от источника 1 прикладывается к нагрузке 2 и по цепи 1-23-4-6 начинает протекать ток. Через

3 10 некоторое время второй управляющий импульс от блока 11, поданный на вход l блока 5, запускают его, На выходе блока 5 появляется напряжение, которое прикладывается к дросселю 4 и тиристорам З.и,.6. Поскольку полярность напряжения обратная, то тиристоры 3, 6 закрываются и ток через нагрузку прерывается.

После эапирания тпристоров 3, 6

s колебательном контуре, образованном дросселем 4,и конденсатором в блоке 5, начинается колебательный процесс, Конденсатор сначала разряжается до нуля, потом стремится переэарядиться.до напряжения, значительно превышающего величину 2Е.

Но при достижении значения, равного нанряжению на накопителе 10 открываются вентили 8 и 9. На этом уровне фиксируется напряжение на кон- денсаторе блока 5. Оставшаяся избыточная энергия, образующаяся при протекании тока нагрузки 2, иэ дросселя 4 через вентили 8, 9 сбрасывается в накопитель 10.

В следующем цикле коммутатор работает аналогично. Как видно из описания работы устройства, избыточная энергия полностью сбрасывается в накопитель и может быть испольэова22627 4 на в дальнейшем. Это обстоятельство определяет высокий КПД коммутатора.

При необходимости уровень напря-, жения на конденсаторе блока 5 может быть изменен. Для этого достаточно изменить напряжение на накопителе 10 или вентиль 8(9) выполнить управляемым (на фиг. 1 показано штриховой линией). Тогда нри доЮ стижении требуемого значения напряжения на конденсаторе блока 5 вентиль 8(9) открывается по сигналу от блока 11.. В результате появляется возможность изменять напряжение

f5 на конденсаторе блока 5 в широких пределах и тем самым устанавливать нагрузочную (перегрузочную) способность устройства, а также эффективно ограничивать напряжение иа элещ0 ментах схемы.

В качестве йакопителя 10 можно использовать, в частности, аккумуляторы. 11акопитель 10 может быть подсоединен к источнику 1, еслй

25 требуются одинаковые напряженйя. Накопитель 10 может представлять собой фильтр источника 1.

Узел 7 предназначен для первона« чальной зарядки конденсатора блока

3g 5. В простейшем случае узел 7 может быть выполнен в виде высокоомных резисторов.