Тиристорный управляемый ключ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . ОО 6д С> (;Ь (, Ю > (21) 4888035/07 (22) 06.12.90 (46) 30.07.93, Бюл, М 28 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожногоо транспорта им, С, M. Êèðîâà (72) Н,В,Панасенко (56) Гончарова l0,П. Автономные инверторы. Кишенев, Штиннца, 1974, с. 96, рис. 41г. Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. М., Знергоатомиздат, 1985, с. 81, рис. 4.17. Драйман К., Бецольд К,-Х. Запираемый тиристор — новый конструктивный элемент тяговых преобразователей. Железныедороги мира, 1988, М 3, с, 19-24, рис, 4, Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразовательной технике: автономных инверторах, преобразователях частоты, бесконтактных коммутаторах электрических цепей и т.п. Целью изобретения является повыщение экономичности и расширение функциональных возможностей тиристорного управляемого ключа, На чертеже представлена принципиальная электрическая схема тиристорного управляемого ключа, Тиристорный управляемый ключ содержит силовой тиристор 1, анод которого использован в качестве первого силового вывода, тиристорного управляемого ключа 2. соединенного с первым выводом управляемого ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора 3, второй вывод которого соединен с катодом силового тиристора 1, и цепь защиты 4, выполненную в виде конден„,, 5U,„, 1830602 Al (54) ТИРИСТОРНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ КЛ ЮЧ (57) Сущность изобретения: анод силового тиристора соединен с первым выводом конденсатора и первым выводом управляемого ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора и анодом диода, катод которого соединен с первым выводом дросселя, второй вывод которого соединен с вторым выводом конденсатора и анодом диода, катод которого соединен с катодом силового тиристора и вторым выводом накопительного конденсатора. 1 ил. сатора 5 и диода 6, дроссель 7 и диод 8, анод которого соединен со вторым выводом накопительного конденсатора 3, а катод — с первым выводом дросселя 7, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора 5 и анодом диода 6 цепи защиты 4, катод которого соединен с катодом силового тиристора 1, использованного в качестве второго силового вывода тиристорного управляемого ключа, причем, анод силового тиристора 1 соединен со вторым выводом конденсатора 5 цепи защиты 4. Тиристорный управляемый ключ работает следующим образом. В исходном состоянии тиристор 1 и управляемый ключ 2 закрыты, конденсатор 3 заряжен до напряжения, достаточного для проведения коммутации, конденсатор 5 цепи защиты 4 заряжен до напряжения питания. В момент времени ц1 в соответсвиии с алгоритмом работы тиристорного управляемого ключа открывается тиристор 1. Конден1830602 г сатор 5 цепи защиты 4 разряжается в контуре 5-1-3-8-7-5. указанный контур содержит емкость 5 и емкость 3, а также дроссель 7, что определяет характер протекания процесса разряда. Так как емкости 5 и 3 соединены последовательно, то в контуре действует эквивалентная емкость С Сз C3KB1 — С + С ° Результатом взаимодействия эквивалентной емкости контура и дросселя 7 является колебательный разряд ее до нуля за половину периода Т1 — = йч 1 7Сэкв1 Таким образом, в момент времени tz, когда t1 - tz =-Т1/2, напряжение на конденсаторе 5 становится равным напряжению на конденсаторе 3, а ток в дросселе 7 достигает максимального значения. В этот же момент времени структура схемы изменяется: открывается диод 6, который был закрыт напряжением конденсатора 5, Поэтому ток дросселя 7 продолжает протекать, но уже в другом контуре, а именно: 7-6-3-8-7. Характер процесса также колебательный и через половину периода — = л %Сз Тг 2 в момент времени з, когда t2 - з - T2/2 становится равным нулю, диоды 6 и 8 закрываются. Из изложенного видно, что энергия конденсатора 5, определяемая выражением; через дроссель передается в накопительный конденсатор 3. В момент времени ty в соответствии с алгоритмом работы тиристорного управляемого ключа открывается управляемый ключ 2. К тиристору 1 прикладывается напряжение накопительного конденсатора 3 и ток тиристора 1 переходит на цепь коммутации. Тиристор 1 выключается, Через интервал времени, длительность которого не меньше времени восстановления тиристора 1 в прямом направлении ц-тв управляемый ключ 2 выключается. Ток переходит на цепь защиты 4 и конденсатор 5 заряжается от источника питания током нагрузки. Емкость 20 технического решения не имеют и поэтому здесь не рассматриваются. Однако поскольку накопительный конденсатор 3 дополнительно получает энергию от конденсатора 5 цепи защиты 4, то установленная мощность 25 устройства доэаряда может быть снижена на величину hP = Э И Поскольку конденсатор 5 цепи защиты 4 соединен с анодами полупроводниковых приборов непосредственно, с катодом тиристора 1 через диод 6, а с катодом управляемого ключа 2 — через диод 6 и 35 накопительный конденсатор 3, то темп нарастания напряжения на нем определяет и темп нарастания напряжения на анодах обоих полупроводниковых приборов. Следовательно, конденсатор 5 цепи защиты 4 40 приобрел способность защищать от эффекта du/dt сразу оба полупроводниковых прибора тиристорного управляемого ключа. Напряжение на аноде тиристора 1 изменяется от нуля при открытом управляемом 45 ключе 2 до Осз при выключении управляемого ключа 2 скачком, а затем плавно до Осз до Ua в процессе заряда конденсатора 5. Напряжение.на аноде управляемого ключа 2 изменяется от нуля при его открытом со50 стоянии до -Осз при его выключении, а затем плавно возрастает до значения (Оа - Осэ). Так как напряжение на конденсаторе 3 невелико-(16-25 В), то скачкообразное при55 ложение его к тиристору 1 эффекта du/dt не вызывает. В момент времени ц происходит включение тиристора 1 в соответствии с алгоритмом работы тиристорного управляемого конденсатора 5 выбрана такой, чтобы гемп роста напряжения на нем при максимальном токе нагрузки не превышал допустимого для полупроводниковых приборов, 5 используемых в схеме тиристорного управляемого ключа. За интервал времени t5-тв конденсатор 5 заояжается от напряжения, численно равного напряжению на конденсаторе 3 в предкоммутационный момент 10 времени, до напряжения источника питания. В таком состоянии схема ожидает следующего включения тиристора 1, которое произойдет в момент времени тт, а в интервале тв-тт происходит доэаряд накопитель15 ного конденсатора 3 до напряжения, достаточного для проведения очередной коммутации. Дозаряд осуществляется от специального устройства доэаряда, схема и работа которого к сущности заявляемого 1830602 Составитель А. Волков Техред М. Моргентал Корректор Г Кос Редактор А. Егорова Заказ 2526 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 . Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ключа и далее все описанные процессы в его схеме повторяются. Формула изобретения Тиристорный управляемый ключ; содержащий силовой тиристор. анод которого использован в качестве первого силового вывода тиристорного управляемого ключа, соединенного с первым выводом управляемого ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора. второй вывод которого соединен с катодом силового тиристора, и цепь защиты, выполненную в виде конденсатора и диода, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и расширения функциональных возможностей, введены дроссель и дополнительный диод, анод которого соединен с вторым выводом 5 накопительного конденсатора, а катод — с первым выводом дросселя. второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора и анодом диода цепи защиты, катод которого соединен с катодом силово10 го тиристора. использовйнкого в качестве второго силового вывода тиристорного управляемого ключа, причем, анод силового тиристора соединен с вторым выводом конденсатора защитной цепи.
