Устройство для коммутации

 

Изобретение относится к области сильноточной импульсной техники. Может быть использовано для выключения мощного высоковольтного тиристорного блока в системах питания ускорителей, мощных лазеров. Целью изобретения является увеличение коммутируемой мощности. Сущность изобретения поясняется чертежом на примере сильноточного импульсного генератора с индуктивным накопителем 1, источником 2 питания , ключом 3 накопителя 1, обратным диодным блоком 4 и нагрузкой 5, параллельно включено устройство 6 коммутации. Устройство 6 содержит коммутируемый тиристорный блок 7, дополнительные тиристорные блоки 8, 12, конденсаторные батареи 10, 17, катущки индуктивности 11, 15, для достижения цели введены диодный блок 13, формирующая линия 14, ключи 9, 16. Рабочее напряжение первого дополнительного тиристорного блока превыщает падение напряжения на втором дополнительном тиристорном блоке (ДТБ) при полном коммутируемом токе Ь, но меньще рабочего напряжения диодного блока за вычетом падения напряжения на втором ДТБ при токе (0,005-0,05) Ь. 1 ил. ( сл to сд 00 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1257831 А1 (51) 4 Н 03 К 17 56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3751245/24-21 (22) 12.06.84 (46) 15.09.86. Бюл. № 34 (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (72) И. В. Грехов, А. К. Козлов, С. В. Коротков, Н. С. Яковчук, Э. А. Азизов и Н. А. Ахмеров (53) 621.374 (088.8) (56) Журнал технической физики, 1981, т. 51, вып. 6, с. 1258.

Авторское свидетельство СССР № 815914, кл. Н 03 К 17/56, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ (57) Изобретение относится к области сильноточной импульсной техники. Может быть использовано для выключения мощного высоковольтного тиристорного блока в системах питания ускорителей, мощных лазеров.

Целью изобретения является увеличение коммутируемой мощности. Сущность изобретения поясняется чертежом на примере сильноточного импульсного генератора с индуктивным накопителем 1, источником 2 питания, ключом 3 накопителя 1, обратным диодным блоком 4 и нагрузкой 5, параллельно включено устройство 6 коммутации.

Устройство б содержит коммутируемый тиристорный блок 7, дополнительные тиристорные блоки 8, 12, конденсаторные батареи 10, 17, катушки индуктнвности 11, 15, для достижения цели введены диодный блок

13, формирующая линия 14, ключи 9, 6.

Рабочее напряжение первого дополнительного тиристорного блока превышает падение напряжения на втором дополнительном тиристорном блоке (ДТБ) при полном коммутируемом токе 1н, но меньше рабочего напряжения диодного блока за вычетом падения напряжения на втором ДТБ при токе (0,005 — 0,05) 1.. 1 ил.

1257831

Изобретение относится к сильноточной импульсной технике и может быть использовано для выключения мощного высоковольтного тиристорного блока в системах питания ускорителей, мощных лазеров.

Целью изобретения является увеличение коммутируемой мощности путем повышення стойкости тиристоров к di/dt посредством предварительного включения дополнительного быстродействующего тиристорного блока.

На чертеже представлена схема сильноточного импульсного генератора.

Генератор содержит индуктивный накопитель 1, источник 2 питания, ключ 3 накопителя 1, обратный диодный блок 4 и нагрузку 5, параллельно которой, включено устройство 6 (очерчено пунктирной линией) коммутации согласно данному изобретению.

Устройство 6 содержит коммутируемый тиристорный блок 7, первый дополнительный тиристорный блок 8, к выводам ко5

1О

20 торого подключена цепь из последовательно соединенных первого ключа 9, предварительно заряженной первой конденсаторной батареи 10 и первой катушки 11 индуктивности. Параллельно цепи из последовательно и согласно включенных блоков 7 и 8 включены цепь из последовательно и согласно включенных второго дополнительного тиристорного блока 12 и диодного блока 13, зашунтированного предварительно заряженной формирующей линией 14, а также цепь из последовательно соединенных второй катушки 15 индуктивности, второго ключа 16 и предварительно заряженной второй конденсаторной батареи 17.

Блок 7 состопит из последовательно и параллельно включенных мощных высоковольтных тиристоров, поскольку он блоки35 рует полное рабочее напряжение и должен пропускать полный ток IH довольно длительное время (единицы секунд), в течение которого происходит заряд накопителя 1. Время выключения таких тиристоров принци- 4п пиально не может быть малым. У тиристора

Т вЂ 12 (ток 1250 А, рабочее напряжение

2,5 кВ) это время 300 мкс. Блок 8 собран из мощных тиристоров, поскольку он должен пропускать полный ток IH в течение того же промежутка времени (единицы секунд), как и 45 блок 7. Рабочее напряжение блока 8 должно быть больше или равно суммарному остаточному напряжению на тиристорах блока

12 при пропускании через них тока Iн. Это условие необходимо, чтобы блок 4 не пробился, когда проводит блок 12. Напряжение на блоке 4 сравнительно невелико (не выше

500 В). Поэтому сам блок 8 и его коммутирующая цепь (ключ 9, батарея 10 и катушка 11) компонуются из низковольтных и, следовательно, малогабаритных элементов.

Блок 12 должен быть рассчитан на полное рабочее напряжение, через него также протекает ток Iн, однако это происходит в течение короткого времени, равного времени выключения блока 7. Поэтому блок 12 собран из сравнительно маломощных, но быстродействующих тиристоров с малым временем выключения.

Диодный блок 13 и формирующая линия 14 должны быть рассчитаны на напряжение, превышающее рабочее напряжение блока 8 на величину, большую или равную суммарному остаточному напряжению на тиристорах блока 12 при протекании через него тока предварительного включения, который должен быть равен 0,5—

5оi от I»..

Устройство работает следующим образом.

Индуктивный накопитель 1 заряжается от источника 2 при замкнутом ключе 3. Ток заряда при этом протекает через блоки 7 и

8. Коммутация, т.е. перевод тока накопителя 1 в ветвь, содержащую блок 12, начинается в момент времени замыкания ключа 9.

Батарея 10, имеющая заряд указанной на чертеже полярности, разряжаясь через блок

8, прерывает ток через него. Емкость батареи

10 выбрана так, чтобы запорное напряжение поддерживалось на блоке 8 в течение времени его выключения. В этот период на нагрузке 5 оказывается небольшое напряжение с полярностью, противоположной рабочей. За 200 — 250 мкс до окончания выключения блока 8 подается команда на включение блока 12. Линия 14, имеющая заряд указанной на чертеже полярности и напряжение, превышающее напряжение на батарее

10, начинает разряжаться через блок 12.

Сравнительно небольшой ток от линии 14, протекающий через блок 12 в течение 200—

250 мкс, обеспечивает распространение включенного состояния по всей рабочей площади тиристоров блока 12, т.е. подготавливает их к возможности принять быстро нарастающий рабочий ток Ií. Затем, по мере перезарядки батареи 10 начинается нарастание тока через блоки 12 и 13, Когда ток из цепи блоков 7 и 8 полностью переходит в цепь блоков 12 и 13, в тиристорах блока 7 начинается рекомбинационное рассасывание плазмы. Через время, равное времени выключения тиристоров блока 7, замыкается ключ 16 и батарея 17, имеющая заряд указанной на чертеже полярности, разряжаясь через блок 12, прерывает протекающий через него ток. Емкость батареи !7 выбрана так, чтобы запорное напряжение поддерживалось на блоке 12 в течение времени его выключения. После перезарядки батареи 17 рабочее напряжение прикладывается к нагрузке 5, и процесс коммутации заканчивается.

Формула изобретения

Устройство для коммутации, содержащее тиристорный блок, первый и второй до1257831

Составитель М. Шедрин

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 5040/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 полнительные тиристорные блоки, первую и вторую конденсаторные батареи, подключенные к выходным клеммам первого и второго источников зарядного напряжения соответственно, первую и вторую катушки индуктивности„отличающееся тем, что, с целью увеличения коммутируемой мощности,в него введены диодный блок, формирующая линия, включенная параллельно диодному блоку и подключенная к выходным выводам третьего источника зарядного напряжения, первый и второй ключи, первая конденсаторная батарея через первую катушку индуктивности и первый ключ подключена к выводам первого дополнительного тиристорного блока, который включен согласно с тиристорным блоком в последовательную цепь, параллельно которой включены последовательно и согласно соединенные диодный и второй дополнительный тиристорный блоки, а также цепь из последовательно соединен5 ных второи катушки индуктив ности, второй конденсаторной батареи и второго ключа, при этом рабочее напряжение первого дополнительного тиристорного блока превышает падение напряжения на втором дополни10 тельном тиристорном блоке при полном коммутируемом токе I», но меньше рабочего напряжения диодного блока за вычетом падения напряжения на втором дополнительном тиристорном блоке при токе (0,005—

0,05) 1»..