Электронный коммутатор постоянного тока

 

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий соединенные последовательно с нагрузкой дроссель и силовой тиристор, узел принудительного запирания которого вьтолнен в виде тщзисторного моста, первая диагональ которого подключена параллельно силовому тиристору и нагоузке , во вторую диагональ включены согласно первичные обмотки двух трансформаторов сброса последовательно с включенными между ними конденсатором , каждый вьшод которого подключен через диод к.первому входному зажиму, а вторичные обмотки трансформаторов сброса соединены согласно, параллельно и подключены через двухполупериодный выпрямитель к первому и второму входным зажимам, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью увеличения предельной рабочей частоты при сохранении высокой нагрузочной способности и малых габаритов и массы, в него введены два диода, дроссель разделен на две части, одна из которых включена между первым входным зажимом и силовым тиристором, а вторая , включена между вторым входным зажимом и нагрузкой, при этом каждый вывод конденсатора подключен через введённый диод ко второму входному зажиму. 2. Коммутатор по п.1, о тл и ч а- СЛ ю щ и и с я тем, что дросселя выполнены с магнитной связью.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСА БЛИН

А (51) 4 Н 03 K 17/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOlNY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 2901163/18-21 (22) 01 ° 04.80 (46) 07.04.88. Бюл. В 13 (72) Ю.А. Ганшин (53) 621.382(088.8) (54) (5 7) 1 . ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР

ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий соединенные последовательно с нагрузкой дроссель и силовой тиристор, узел принудительного запирания которого выполнен в виде тиристорного моста, первая диагональ которого подключена параллельно силовому тиристору и нагочзке, во вторую диагональ включе ны согласно первичные обмотки двух трансформаторов сброса последовательно с включенными между ними конденсатором, каждый вывод которого под" ключен через диод к.первому входному зажиму, а вторичные обмотки трансфор„„80„„1О6643) маторов сброса соединены согласно, параллельно и подключены через двухполупериодный выпрямитель к первому и второму входным зажимам, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения предельной рабочей частоты при сохранении высокой нагрузочной способности и малых габаритов и массы, в него введены два диода, дроссель разделен на две части, одна из которых включена между первым входным зажимом и силовым тиристором, а вторая ,включена между вторым входным зажимом и нагрузкой, при этом каждый вывод конденсатора подключен через введенный диод ко второму входному зажиму.

2. Коммутатор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что дросселя выполнены с магнитной связью.

1066431

Электронный коммутатор постоянного тока относится к импульсной технике и, в частности, может быть использован в источниках питания ламп накачки лазеров.

Известны устройства для электронной коммутации нагрузок большой мощности, выполненные, например с применением тиристоров .

Известно устройство с трансформатором сброса избыточной энергии в источник питания, обладающее высоким

КПД, в котором первичная обмотка тран-. сформатора сброса подключена через диод, к дросселю, а вторичная обмотка через второй диод — к источнику питания .

Недостатком устройства является невозможность эффективного ограничения напряжения на коммутирующем конденсаторе.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элек- тронный коммутатор постоянного тока, содержащий соединенные последователь-25 но с нагрузкой дроссель и силовой тиристор, узел принудительного запирания которого выполнен в виде тиристорного моста, первая диагональ кото- . рого подключена параллельно силовому тиристору и нагрузке, во вторую диа"

ЗО гональ включены согласно .первичные обмотки двух трансформаторов сброса последовательно с включенимч между ними конденсатором, каждый вывод кото-, рого подключен через диод к первому входному зажиму, а вторичные обмотки трансформаторов сброса соединены согласно, параллельно и подключены через двухполупериодный выпрямитель к первому и второму входным зажимам.

Недбстатком является то, что в указанном коммутаторе затруднено существенное увеличение предельной рабочей частоты при сохранении высокой нагру" зочной способности и малых габаритов и массы.

Целью изобретения является увеличение предельной рабочей частоты коммутатора прн сохранении высокой нагрузочной способности и малых габаритов и ",5® массы.

Указанная цель достигается тем, что в электронном коммутаторе постоянного тока, содержащем соединенные последовательно с нагрузкой дроссель и сило- 5 вой тиристор, узел принудительного эапирания которого выполнен ж виде тиристорного моста, первая диагональ которого подключена параллельно силовому тиристору и нагрузке, во вторую диагональ включены согласно первичные обмотки двух трансформаторов сброса последовательно с включенным между ними конденсатором, каждый вывод которого подключен через диод к первому входному зажиму, а вторичные обмотки трансформаторов сброса соединены со" гласно, параллельно и подключены через двухполупериодный выпрямитель к первому и второму входным зажимам, введены два диода, дроссель разделен на две части, одна из которых включена между первым входным зажимом и силовым тиристором, а другая включена между вторым входным зажимом и нагрузкой, при этом каждый вывод конденсатора подключен через введенный диод ко второму входному зажиму.

Кроме того, части дросселя выполнены с магнитной связью.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Электронный коммутатор содержитчасти 1, 2 дросселя и силовой тиристор 3, с помощью которых нагрузка 4 подключена к источнику питания. Для закрывания тиристора 3 предназначен узел принудительного запирания, выполненный в виде моста на тиристорах 5 -- 8 и конденсаторе 9. Для сброса избыточной энергии предназначены трансформаторы

10, il1, у которых первичные обмотки подключены через диоды 12, 13 к .части 1 дросселя, через диоды 14, 15 — к части 2 дросселя, а вторичные обмотки подключены через двухполупериодный выпрямитель 16 к источнику питания 17 с напряжением Е „. Коммутатор работает следующим образом.

B исходном состоянии все тиристоры и диоды закрыты, конденсатор 9 заряжен до напряжения U о = л с поляр костью, показанной знаками "+" и "-" без скобок.

При подаче управляющего сигнала на тиристор 3 он отпирается H подключает нагрузку А через части 1, 2 дросселя к источнику питания.

Ток через нагрузку ч возрастает до значения, определяемого напряжени-. ем источника питания с сопротивлением нагрузки.

При подаче управляющих сигналов на тиристоры 7, 8 они отпираются и

rioäêëþ÷àþò конденсатор 9 через перз l 06 вичные обмотки трансформаторов 10, 11 к тиристору 3.

В этот момент вторичные обмотки трансформаторов 10, 11 через выпрямитель 16 нагружаются на источник питания, и начинается процесс сброса избыточной энергии.

Поскольку к тиристору 3 прикладывается запирающее напряжение, он закрывается. Конденсатор 9 перезаряжается до напряжения источника питания и далее стремится перезарядиться до более высокого напряжения за счет энергии, запасенной в частях 1, 2 дросселя. Однако в этот момент (полярность напряжения на.конденсаторе

9 показана знаками "+" и "-" в скобках) открывшиеся диоды 13, 14 препятствуют дальнейшему нарастанию напряжения на конденсаторе 9. В этот момент напряжение на частях 1, 2 дрос-; селя переполюсовывается {полярность показана на фиг. ), ток части 1 дросселя замыкается по цепи часть 1 дросселя — диод 13 — первичная обмотка трансформатора 11 — тиристор 7 †час.

1 дросселя, а ток части 2. дросселя замыкается по цепи; часть 2 дроссе.ля — тиристор 8 — первичная обмотка трансформатора 10 — диод 14 часть

2 дросселя. Ток конденсатора 9 спадает до нуля. Процесс сброса продолжается. Напряжение на частях 1, 2 дросселя ограничивается на уровне, равном падению напряжения на первичных обмотках трансформаторов 11 и 1О соответственно.

Процесс сброса заканчивается при уменьшении тока в частях 1, 2 дросселя до нуля, тиристоры 7, 8, диоды

13,14 и выпрямитель 16 закрываются.

Следующий такт работы коммутатора начинается при подаче управляющего сигнала на силовой тиристор 3. Про-. цессы в схеме повторяются аналогично

6431

4 описанным. Отличие состоит в том, что конденсатор 9 заряжен до напряжения источника питания с полярностью, ука5 занной знаками + и -" в скобках

Ф а вместо тиристоров 7, 8 включаются тиристоры 5, 6. Направление тока в конденсаторе 9 противоположно существовавшему в предыдущем такте работы устройства, а сброс избыточной энер- . гии осуществляется через диоды 12, 15.

В данном коммутаторе сброс избыточной энергии осуществляется через оба трансформатора 10, 11 одновременно, причем каждый трансформатор сбра,сывает энергию с части 1 или 2 дрос—

1 селя. При этом время сброса уменьшается по сравнению с известным устройством. Наибольшее уменьшение времени сброса достигается при равенстве индуктивностей частей 1 и 2 дросселя.

В этом случае время сброса уменьшается вдвое.

26 Нагрузочная способность коммута-, тора не ухудшается, так как падение напряжения на первичных обмотках трансформаторов 10, 11 сохраняет свое значение.

Габариты и масса устройства не возрастают, так как величина сбрасываемой энергии остается неизменной.

При этом диоды 12 — 15 имеют меньшую установленную мощность вследствие уменьшения длительности процесса сбро"

35 са, а габариты и масса дросселя не возрастают вследствие магнитной связи между частями 1, 2.

Таким образом, введение двух дио4р дов разделение на части дросселя и их указанное включение обусловливают увеличение предельной рабочей частоты устройства при сохранении высокой нагрузочной способности и малых габаритов и массы. Наивысшее увеличение предельной рабочей частоты равно двум.

1066431

Техред М. Дидык

Корректор Л. Патай

Редактор Н. Сильнягина

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Заказ 3366

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Прл ктнач,