Бесконтактное коммутационное устройство

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в силовой полупроводниковой преобразовательной те.хнике. Цель изобретения - упрощение устройства , повыи ение ег о КПД и надежности . Бесконтактное коммутационное устройство содержит силовой управляемый ключ 1, к второму выходно.му выводу которого параллельно подключены три цепи. Элементы цепей включены последовательно: первая содержит индуктивную нагрузк 4 и первичную обмотку 6 магнитного реактора (МР) 5. Вторая - диод 9 и первую вторичную обмотку МР 5, а третья конденсатор 10 и диод 11. Между средней точкой третьей цепи и первым выходным выводом ключа 1 включены соединенны - последовательно вторая вторичная обмотка 8 МР 5 и третий диод 12. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1406732 А1 g4 НОЗ К1760

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ВС .;(Ж-."

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БАБА (0Т=<+

К АBTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

12 (21) 417043!/24-21 (22) 31.12.86 (46) 30.06.88. Бюл. ¹ 24 (7l ) Всесоюзный научно-исследовательский кинофотоинститут (72) Б. А. Глебов и В. В. Зайцев (53) 621.382 (088.8) (56) Моин В. С., Лаптев H. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., 1972, с. 346, рис. 9 — 18а.

Авторское свидетельство СССР № 1112562, кл. Н 03 К 17/64, 1983. (54) БЕСКОНТАКТНОЕ КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в силовой полупроводниковой преобразовательнои технике. Цель изобретения — — упрощение устройства, повышение его КГ1Д и надежности. Бесконтактное коммутационное устройство содерж H T силовой управл яем ый ключ 1, к второму выходному выводу которого параллельно подключены три цени.

Элементы цепей включены последовательно: первая содержит индуктивную нагрузк 4 и первичную обмотку 6 магнитного реактора (МР) 5. Вторая — диод 9 и первую вторичную обмотку МР 5, а третья конденсатор 10 и диод 11. Между средней точкой третьей цепи и первым выходным выводом ключа 1 включены соединенные последовательно вторая вторичная обмотка

8 МР и третий диод 12. 1 ил.

1406732

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в силовой полупроводниковой преобразовательной технике.

Целью изобретения является упрощение устройства, повышение КПД и надежности.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Бесконтактное коммутационное устройство содержит силовой управляемый ключ 1, две шины 2, 3 источника питания, индуктивную нагрузку 4, магнитный реактор 5 с первичной обмоткой 6 и двумя вторичными обмотками 7, 8, обратно включенный первый диод 9, конденсатор 10, а также обратно включенные второй и третий диоды 11 и 12.

Магнитный реактор 5 выполнен на сердечнике с нелинейной магнитной характеристикой. Один из выходных выводов ключа

1 подсоединен к шине 2 источника питания, а между вторым выходным выводом ключа 1 и шиной 3 источника питания включены параллельно три цепи, первая из которых содержит соединенные последовательно индуктивную нагрузку 4 и первичную обмотку 6 магнитного реактора 5, вторая соединенные последовательно обратно включенный первый диод 9 и первую вторичную обмотку 7 реактора 5, а третья — последовательно соединенные конденсатор 10 и обратно включенный второй диод 11. Кроме того, между средней точкой третьей цепи (точка соединения конденсатора 10 и диода 11) и первым выходным выводом ключа 1 включена цепь из последовательно соединенных второй вторичной обмотки 8 реактора 5 и обратно включенного третьего диода 12.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

В начале такта работы непосредственно перед отпиранием ключа 1 конденсатор 10 имеет остаточный заряд, причем потенциал верхней обкладки отрицательный, а нижней положительный. В момент отпирания напряжение на силовом ключе 1 уменьшается почти до нуля. Ток нагрузки 4, который замыкался через диод 9, начинает протекать через ключ l. Потенциал второго выходного вывода ключа 1 и связанной с ним общей точки трех параллельных цепей понижается. При этом к обмотке 7 реактора 5 прикладывается скачок напряжения, и сердечник реактора 5 начинает перемагничиваться в положительном направлении. Магнитодвижущая сила (МДС) в нем устанавливается близкой к нулю, так как сердечник переходит в ненасыщенный режим работы, при котором îí обладает высокой магнитной проницаемостью.

Через диод 9, в котором сохранен накопленный заряд, протекает в обратном направлении ток, равный току обмотки 7, который в свою очередь связан с током на5

35 грузки, протекающим по первичной обмотке 6 реактора 5, соотношением, определяемым коэффициентом трансформации между этими обмотками. Таким образом, ток диода 9 ограничен. Ограниченность тока, протекающего через диод 9 в обратном направлении во время его коммутации, одновременно означает ограниченность тока через ключ 1 во время коммутации диода 9, чем обусловлены незначительные потери энергии как в диоде 9, так и в ключе 1.

При протекании тока через диод 9 в обратном направлении происходит трансформация напряжения обмотки 7 реактора 5 в обмотку 8, что обеспечивает запертое состояние диода 12, при этом конденсатор 10 сохраняет остаточный заряд. После запирания диода 9 ток обмотки 7 нрекращается. Из-за индуктивного характера нагрузки 4 после восстановления обратного сопротивления и запирания диода 9 не изменяется ни направление, ни величина тока обмотки 6 реактора 5 (он остается равным току 1 нагрузки 4). Сердечник магнитного реактора 5 находится в состоянии высокой магнитной проницаемости, а в обмотке 8 возникает ток и диод 12 открывается. Конденсатор 10 первзаряжается по цепи: диод 12 — обмотка 8 конденсатор 10 — ключ I. Сначала напряжение на обмотке 8 имеет положительную полярность на начале, а отрицательную на конце, при этом сердечник реактора 5 перемагничивается в положительном направлении, а после разряда конденсатора 10 напряжение на концах обмотки 8 меняет полярность, что обуславливает перемагничивание сердечника магнитного реактора 5 в отрицательном направлении. Однако сердечник реакгора 5 остается в состоянии высокой магнитной проницаемости.

При повышении потенциала верхней обкладки конденсатора 10 до напряжения отпирания диода 11 происходит фиксация этого потенциала на уровне, практически равном потенциалу шины 3 питания, при этом заряд конденсатора 10 заканчивается. После того, как в процессе перемагничивания в отрицательном направлении сердечник реактора 5 перейдет в состояние отрицательного насыщения, трансформация тока из обмотки 6 в обмотку 8 прекращается и диоды 11, 12 закрываются. Заряд конденсатора 10 происходит ограниченным током, величина которого определяется током нагрузки и коэффициентом трансформации между обмотками 6 и 8 магнитного реактора 5.

Поскольку ток заряда конденсатора 10 протекает через ключ 1, то ограниченным оказывается и ток ключа 1. Таким образом, как на этапе обратной проводимости диода 9, так и на этапе заряда конденсатора 10 ток через ключ 1 ограничен по абсолютной величине, чем обусловлены ие1406732

Формула изобретения

Составитель Л. Багян

Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 3204/51 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, . Ужгород, ул. Проектная, 4 значительные потери энергии в выходной цепи ключа l.

При запирании ключа 1, когда его ток начинает уменьшаться, отпирается диод 11, и конденсатор 10 начинает разряжаться. При этом напряжение на ключе 1 нарастает плавно от нуля по мере повышения потенциала связанной с ним обкладки конденсатора 10. Плавность нарастания напряжения на ключе 1 от нуля обуславливает незначительность коммутационных поз ерь энергии при его запирании, а также надежность самого запирания. После того, как конденсатор 10 полностью разряжается, отпирается диод 9 и ток индуктивной нагрузки 4 начинает распределяться между двумя параллельными ветвями, состоящими из обмотки 7, диода 9 и конденсатора 10 и диода ll. При этом происходит заряд конденсатора 10 и растет напряжение, приложенное к обмотке 7, что вызывает более быстрое, чем в прототипе переключение тока нагрузки в диод 9. Поэтому к началу нового такта диод 11 оказывается запертым, что гарантированно предотвращает коммутационные броски тока через ключ 1 при его отпирании, вследствие чего повышается КПД и надежность работы устройства.

В новом такте работы описанные процессы повторяются.

Сущность изобретения не изменяется, если индуктивная нагрузка 4 выполнена в виде последовательно включенных обмотки дросселя фильтра и энергопотребляющей нагрузки, параллельно которой включен конденсатор фильтра.

Бесконтактное коммутационное устройство, содержащее силовой управляемый ключ, к первому выходному выводу которого по",ключена первая шина источника питания, между вторым выходным выводом и второй шиной источника питания включены параллельно три цепи, первая из которых выполнена в виде последовательно соединенных индуктивной нагрузки и первичной обмотки магнитного реактора, имеющего две

15 вторичные обмотки и выполненного на сер. ечннке с нелинейной магнитной характеристикой, вторая цепь — в виде последовательно соединенных обратно включен|1ого первого диода и первой вторичной обмотки магнитного реактора, третья цепь вгчполнена в виде поспедоватсльно соеднн-: ных конденсатора и обратно включенного второго диода, к объединенным выводам коTopb1x подключена первым выводом четвертая цепь из последовательно соединенных

25 второй вторичной обмотки магнит1 ого рсак тора и обратно включенного третьего,диода, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения КПД и, надежнос 1.и, второй вывод четвертой цепи из пссле;.вательно соединенных вторичной обмотки магнитного реактора и обратно вклю енч-го третьего диода подключен к пером:у выходному выводу силового управляемого ключа.