Тиристорный ключ переменного тока

 

ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕН- НОГО ТОКА, содержащий два встречно-, параллельно включенных тиристора, формирующих последовательную цепь с входным и выходным выводами, о т л и ч ающий с я тем, что, с целью расширения диапазона частот коммутируемого тока и упрощения, в него введены два трансформатора тока, два резистора, два стабилитрона и тумблер, причем первичная обмотка первого трансформатора вкЛ рЧена между выходным выводом и встречно-параллельно включенными тиристорами , первичная обмотка второго трансформатора включена в анодную цепь первого тиристора, вторичные обмотки трансформаторов подключены каждая через резистор к управляюще му переходу соответствующего тиристора , шунтированного стабилитроном, при этом обмотка первого трансформатора подключена к управляющему переходу первого тиристора через тумблер.

.СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3469838/24-07 (22) 19.07 ° 82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) A.Ñ. Соколов (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (53) 621.316 ° 722 (56) 1. Авторское свидетельство СССР, 9 389626, кл. Н 03 К 17/56, 1971

2. Авторское свидетельство СССР

Р 445151, кл. Н 03 К 17/56, 1973 (54)(57) ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий два встречнопараллельно включенных тиристора, Формирующих последовательную цепь с входным и выходным выводами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот

„.SU„„1053289

М59 Н 03 К 17, б коммутируемого тока и упрощения, в него введены два трансформатора тока, два резистора, два стабилитрона и тумблер, причем первичная обмотка первого трансформатора включена между выходным выводом и встречно-параллельно включеннымц тиристорами,первичная обмотка второго трансформатора включена в анодную цепь первого тиристора, вторичные обмотки трансформаторов подключены каждая через резистор к управляюще-. му переходу соответствующего тиристора, шунтированного стабилитроном, при этом обмотка первого трансформатора подключена к управляющему переходу первого тиристора через тумблер.

1053289

Изобретение относится к переключающим устройствам и предназначено для коммутации в цепях переменного тока с любым характером нагрузки, в широком диапазоне частот .и мощностей, например в установках индукционного нагрева с машинными и статическими преобразователями частоты.

Известны тиристорные ключи переменного тока промышленной, часто- о ты f13.

Большинство подобных устройств предназначено для работы с нагрузкой определенного характера, кроме того все они непригодны для работы на 15 повышенных частотах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тиристорный ключ переменного тока, содержащий два встречно-параллельно включенных силовых тиристора, фор2 мирующих последовательную цепь с входным и выходным выводами 2 ).

В схеме этого ключа тиристоры управляются импульсами, мощность которых зависит от угла. сдвига Y фазы тока нагрузки и напряжения источника питания.

Особенно сильно этот недостаток проявляется на повышенных частотах (свыше 1000 Гц ), так как резко падает коэффициент использования тиристоров по току вследствие больших ., коммутационных потерь. Кроме того, схема устройства сложна и должна содержать вспомогательный тиристор того же класси, что и силовые тиристоры.

Целью изобретения является расширение области рабочих частот коммутируемого тока в нагрузке любого характера и упрощение схемы ключа.. 40

Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный ключ, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, формирующих последовательную цепль с входным и Выходным Вывода-45 ми, введены два трансформатора тока,, два резистора, два стабилитрона и тумблер, причем первичная обмотка первого трансформатора включена между выходным выводом и встренно-параллелвно включенными тиристорами, первичная обмотка второго трансформатора включена в анодную цепь первого тиристора, вторйчные обмотки трансформаторов подключены каждая через резистор к ynpasляющему переходу соответствующего ти- ристора, шунтированного стабилитроном, при этом обмотка первого трансформатора подключена к управляющему переходу первого тиристора через тумблер.

На фиг.1 представлена принципиаль- 66 ная схема ключа переменного тока; на, фиг. 2 - эпюры аноднрго тока и тока управления.

Ключ содержит два встречно-парал" лельно включенных тиристора 1 и 2, последовательно с которыми включена нагрузка 3 и первичная обмотка трансформатора 4 тока с насыщением, первичная обмотка второго трансформатора, 5 тока с насыщением включена в анодную цепь тиристора 1, вторичные обмотки трансформаторов подключены через резисторы б и 7 к управляющим переходам тиристоров, шунтированным стабилитронами 8 и 9. Тумблер 10 включен во вторичную обмотку трансформатора 4.

Принцип действия ключа поясняется эпюрами анодного тока и тока управления тиристоров 1 и 2 (.фиг. 2)., Относительно оси с показан ток наг-. рузки 3, как сумма анодных токов, относительно осей 5 и 6 — - ток вторичных обмоток трансформаторов 4 и 5 (При работе на промышленной частоте каждый период .тиристор ключа включается и полпериода пропускает ток в нагрузку,а в другой полупериод,когда ток проводит второй тиристор, он восстанавливает свои управляющие свойства. Форма тока тиристора на повышенных частотах характеризуется тем; что содержит наравне с положительными:и отрицательныe площадки, величина которых зависит от амплитуды и частоты тока. Такому симметричному характеру работы соответствует,ток тиристора 1 B .интервале

1 „- t „а для тиристора 2 — Ф » Вэ (фиг. 2,ось а).

Основным параметром, определяющим воэможность использования того нли иного типа тиристоров в ключе повышенной частоты, является время выключЕниЯ тиРистоРа 1Э. ОДнако в этом ключе мо)кно выделить два режима выключения тиристорав.

В первом режиме выключение одного тиристора происходит при включенном другом (ключ открыт J. Например, тиридтор 2 выключается s промежутке когда приводит т4ж тири< тор 1 в промежутке В <- 4 Фигi2,ось.а .

То есть выключение тиристора 2 в этом случае происходит при низком обратном. напряжении, равном прямому падению напряжения открытого тиристора.

Во втором режиме;выключение тиристора происходит при выключенном дру . гом приборе. Например, тиристор 1 выключается в интервале 14- Ф когда тиристор 2 уже выключился до наступления момента Ф+ и вновь не включается, что соответствует отключению нагрузки 3. При этом тнристор 1 продолжает пропускать ток в интервале Фу - В, что определяется запасом неравновесных неосновных носителей в широкой базе прибора и кото.рые выносятся оттуда обратным током, Равным току нагрузки. >

53289 4М6 1 5 Ф Ф:

Фй. Z

Заказ 8900/56 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

В первом режиме, характеризуемом процессом рекомбинации, время выклю-. чения в 2-4 раза больше, чем во втором, характеризуемом процессами рассасывания носителей в базах тирис-. тора. При симметричном характере работы тиристоров ключа, т. е. когда каждый прибор пропускает ток полпе- риода, имеют место оба режима выключения. Поэтому верхняя граница рабочих частот определяется временем выключения в первом режиме;

В предлагаемом ключе тиристоры работают в несимметричном режиме, что обеспечивает второй режим выключения; а следовательно и более выоокие предельные частоты коммутирующего тока нагрузки.

Пусть при открытом ключе проводит ток тиристор 1. Момент перехода тока нагрузкй 3 из тиристора 1 в тиристаф

2(tz,ось а)определен окончанием рассасывания.заряда в широкой. базе тиристора 1. Включение тиристора 2 -в этот момент осуществляется эа счет импульса управления, сформированного во вторичной обмотке трансформатора .

5 с выходом его сердечника иэ насыщения при спаде тока тиристора 1.

Угол обратного тока тиристора 2 зависит от величины тока в момент его . включения. Величина этого угла определяет необходимую ширину импульса; управления для тиристора 1, который формируется в трансформаторе 4 каж" дый полупериод при переходе тока нагрузки через нулевую линию (моменты 4z,4< и т. д., ось 6J.

Из диаграммы тока (ось а) можно ви-.

5 деть, что основную часть тока нагрузки проводит тиристор 1, а на долю тиристора 2 приходится только та его часть, которая на диаграмме заштрихована, следовательно тиристор 2 0 может быть менее мощным по сравнению с ним. Поскольку амплитуда импульсов тока управления зависит от величины тока нагрузки и частоты, то управляющие переходы тиристоров 5 ключа подключены к соответствующим обмоткам трансформаторов 4 и 5 -через резисторы 6 и 7 и стабилитроны 8 и

9,что ограничивает импульсы на заданном уровне.

Отключение ключа производится эа

_#_ счет разрыва цепи управления тирис тора 1 тумблером 10 и поскольку схема обладает эффектом самоудержания, то последним всегда будет выключаться тиристор 2, при этом он обяза25 тельно попадает во второй режим выключения.

Таким образом, использование предлагаемого алгоритма упраМения тиристорами ключа и его техническая

30 реализация позволяют расширить диапазон рабочих частот котевутируемого тока не менее,, чем s два раза.