Способ коммутации индуктивной нагрузки

 

СПОСОБ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ с широтно-импульсной модуляцией, основанный на подключении нагрузки к разнополярным питающим шинам при помощи полностью управляемых ключей, замыкании тока нагрузки через обратные диоды во время паузы между управляющими импульсами , ограничении скорости нарастания тока через полностью управляемые ключи при их отпирании и задержке нарастания напряжения на полностью управляемых ключах при их запирании, отличающийся тем, что, с целью повьпиения надежности коммутации , ток нагрузки перед отпиранием очередного полностью управляемого ключа переводят из цепи соответствующего обратного диода в промежуточную коммутационную цепь с дополни (б тельным источником питания и индуктивным выходным импедансом, а по за (Л крывании обратного диода пропускают через очередной полностью управляемый ключ, причем напряжение дополнительного источника питания выбирают равным полусумме йапряжений на питающих шинах. ф 4 4 00

„„Я0„„1176448

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5ц4 Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I ." "1:

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(54)(57) СПОСОБ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ с широтно-импульсной модуляцией, основанный на подключении нагрузки к раэнополярным питающим шинам при помощи полностью управляемых ключей, замыкании тока (21) 3610513/24-21 (22) 27 ° 06.83 (46) 30.08.85. Бюл. Ф 32 (72) В.С.Васильев и А.Н.Абрамов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.374(088.8) (56) Электронная техника в автоматике

Под ред. Ю.И.Конева Сов. радио, 1976, В 8, с. 173.

2. Электротехника, 1982 N 4, с. 41-44. нагрузки через обратные диоды во время паузы между управляющими импульсами, ограничении скорости нарастания тока через полностью управляемые ключи при их отпирании и задержке нарастания напряжения на полностью управляемых ключах при их запирании, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности коммутации, ток нагрузки перед отпиранием очередного полностью управляемого ключа переводят из цепи соответствующего обратного диода в промежуточную коммутационную цепь с дополнительным источником питания и индуктивным выходным импедансом, а по закрывании обратного диода пропускают через очередной полностью управляемый ключ, причем напряжение дополнительного источника питания выбирают равным полусумме напряжений на питающих шинах.

1176448

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания, построенных на силовых транзисторах или других пдлностью управляемых силовых приборах и работающих в режиме широтно-импульсной модуляции.

Целью изобретения является повышение надежности коммутации за счет уменьшения коммутационных потерь.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ на примере реверсивного каскада из двух последователь3 но соединенных полностью управляемых 15 ключей 1 и 2, зашунтированных обратными диодами 3 и 4 и резисторнодиодно-емкостными цепями 5 и 6 с использованием промежуточной коммутационной цепи 7 и дополнительного ис- 20 точника 8 питания, на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Цепь 7 (фиг.1) состоит из ключа

9 переменного тока и дросселя 10, источник 8 — из делителя напряжения 25 на конденсаторах 11 и 12 и устройства 13 подзарядки, в качестве которого могут быть использованы две резисторно-стабилитронные цепи. Ключи

1 и 2 включены последовательно между 30 разнополярными питающими шинами

14и15, ОбЩая точка ключей 1 и 2 образует выходной вывод 16, к которому подключается нагрузка и котоРый чеРез цепь 7 соединен с выходом источника

8, напряжение которого равно полусумме напряжений на шинах 14 и 15.

Ключи 1,2 и 9 имеют управляющие входы 17, 18 и 19 соответственно. 40

При этом ключ 9 переменного тока может быть построен как на транзисторах, так и на тиристорах.

Сущность способа заключается в следующем, 45

Если выходной ток 1ЗЬ,„, определенный током нагрузки, имеет направление, показанное на фиг. 1, то во время паузы, когда выключен ключ 1, ток Z замыкается через обратный

6Ь|х диод 4.

Прежде чем включить ключ 1 и перевести ток с диода 4, сначала включают промежуточную коммутационную цепь 7. Ток через цепь 7 нарастает, 55 а через диод 4 убывает (диаграммы

2 и 3 на фиг.2). После закрывания лиода 4 подают напряжение на вход

17 (диаграмма 1 на фиг.2), и ток нагрузки переводят с промежуточной коммутационной цепи 7 на ключ 1 (диаграммы 4 на фиг.2).

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Пусть ключ 1 закрыт и ток нагрузки замыкается через диод 4. К ключу 1 приложено полное напряжение между шинами 14 и 15. В момент времени о поступает сигнал на вход 19 (диаграмма 7, фиг.2). Ключ 19 включается при нулевом токе, т.е. без коммутационных потерь, и напряжение на ключе 9 падает (диаграмма 6, фиг.2). По мере нарастания тока через ключ 9 и дроссель .10 убывает ток через диод 4. Ток (диаграммы 3, фиг.2) диода 4 убывает до нуля и меняет направление на йротивоположное. Происходит рассасывание заряда в диоде 4 и его закрывание, после чего напряжение на диоде 4 увеличивается, напряжение (диаграмма 5, фиг.2) на ключе 1 уменьшается, а ток нагрузки обеспечивается только током (диаграмма 2, фиг.2) коммутационной цепи 7. После уменьшения напряжения на ключе 1 на вход

17 поступает управляющий сигнал (диаграмма 1, фиг.2) и ключ 1 включается примерно в момент времени 1

Суммарный ток ключа 1 и коммутационной цепи 7 несколько превышает ток нагрузки. Эта разница в токах идет на перезарядку емкостей в цепях 5 и 6. После полного включения и насыщения ключа 1 избыточный ток коммутационной цепи 7 благодаря индуктивному характеру ее выходного импеданса уменьшается по линейному закону и при уменьшении до нуля ключ 9 закрывается, что соответствует моменту времени (диаграмма фиг.2). Дальнейшее поддержание тока нагрузки обеспечивается только ключом 1.

В момент времени поступает сигнал на эапирание ключа 1. Происходит спад тока ключа 1 и нарастание напряжения на нем .(диаграмма 2, и 5, фиг.2). Устройство подготовлено к следующему циклу работы. Лналогичная картина наблюдается и при противоположном направлении тока нагрузки, когда в работе оказывается ключ 2 и диод 3.

1176448

lJ76448

Составитель М.Щедрин

Редактор Т.Митейко Техред Ж.Кастелевич Корректор H.ÝÐäeéH

Заказ 5375/54 Тираж 872 Подпис кое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4