Полупроводниковый коммутаторв пт 5фшш г^^'^;г:^тпй

 

п11 425285

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рецэп облик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 04.02.72 (21) 1745069/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.04.74. Бюллетень № 15 (51) М. Кл. Н 02m 5/44

Н 02m 3/24

Н 02m 7/52

Н 03k 17/68

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 621.314.57 (088.8) 1 Дата опубликования описания 1,10.74 (72) Авторы изобретения

В. А. Фокин, В. И. Богомолов, В. A. Кравцов, В. И. Чаплыгин и В. Л. Товбин

Запорожский машиностроительный институт им. В, Я. Чубаря (71) Заявитель

Ц г1 -Г- г (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КОММУТАТОР

Известны схемы полупроводниковых коммутаторов с внешним источником коммутации, не обеспечивающие достаточной коммутации во всех режимах изменения нагрузки.

Целью изобретения является повышение устойчивости коммутации коммутатора с внешним источником коммутирующего напряжения.

Это достигается тем, что параллельно первичной обмотке первого трансформатора, подключенного своей вторичной обмоткой к диодному мосту со стороны основного источника питания, подключен конденсатор.

На чертеже показана схема предложенного коммутатора устройства.

Он содержит основной выпрямитель 1, дополнительные мостовые выпрямители на неуправляемых вентилях 2 и 3, дроссель 4, основной 5 и коммутирующий 6 тиристоры, коммутирующий конденсатор 7, дроссель 8 колебательного контура перезарядки конденсатора 7.

Конденсатор 7 перезаряжается от дополнительного источника с помощью трехфазных трансформаторов 9 и 10, вторичные обмотки

11 и 12 которых подключены ко входам мостовых выпрямителей 2 и 3, а первичные обмотки

13 и 14 соединены пофазно последовательно.

Работа полупроводникового коммутатора лучше всего освещается описанием режимов перезарядки и зарядки конденсатора, имеющих место при открытом состоянии основного, либо коммутирующего тиристоров.

Открытому состоянию основного тиристора

5 соответствует образование колебательного

5 контура: дроссель 8, конденсатор 7, тиристор

5, вентили выпрямителя 3.

При включенном состоянии основного тиристора 5 оказывается замкнутой накоротко вторичная обмотка 11 трансформатора 9. Входное

10 сопротивление этого трансформатора минимально, а следовательно минимально и соответствующее падение напряжения на первичной обмотке 13 этого трансформатора. Поскольку первичные обмотки трансформаторов

15 9 и 10 соединены последовательно, напряжения на первичных обмотках этих трансформаторов распределяются пропорционально их входным сопротивлениям. По мере зарядки коммутирующего конденсатора 7 возрастает

20 напряжение и уменьшается ток в цепи как на выходе выпрямителя 3, так и на питающей этот выпрямитель вторичной обмотке 12 трансформатора 10.

Таким образом, зарядка конденсатора 7 при

25 замкнутом состоянии основного тиристора 5 сопровождается возрастанием входного сопротивления трансформатора 10, что приводит к соответствующему возрастанию напряжения на первичной обмотке 14 этого трансформато30 ра, а также к уменьшению тока как в обмот425285 ке 14, так и в последовательно включенной с ней первичной обмотке 13 трансформатора 9.

По окончании зарядки конденсатора 7 ток во вторичной обмотке 12 трансформатора 10 равен нулю, ток в первичной обмотке 14 равен току холостого хода (составляющему несколько процентов or рабочего тока этои обмотки трансформатора), а напряжение на ней практически полностью совпадает с напряжением питающей сети. В этот момент времени практически равны нулю токи и напряжения в обмотках 11 и 12 трансформатора 9, что с»осооствует уменьшению потерь в элементах коммутатора, относящихся как к цепи главного источника, так и к цепи вспомогательного источника энергии.

При замкнутом состоянии коммутирующего тиристора б, после приложения обратного напряжения конденсатора к главному тиристору

5, запирается тиристор 5 и образуются: а) короткозамкнутая цепь вторичной обмотки 12 трансформатора 10 через выпрямитель

3, дроссель 8 и коммутирующий тиристор б; б) цепь зарядки коммутирующего конденсатора через вторичную обмотку 11 трансформатора 9, мостовой выпрямитель 2, дроссель 4, конденсатор 7, коммутирующий тиристор б; в) цепь зарядки конденсатора через главный источник энергии переменного тока, выпрямитель 1, дроссель 4 и гасящий тиристор б.

В зависимости от того, какое из напряжений источников энергии — главного (на выходе выпрямителя 1) либо дополнительного (на входе выпрямителя 2) будет больше, от того источника энергии и будет заряжаться коммутирующий конденсатор 7.

Следовательно, если напряжение главного источника энергии в каком-либо режиме раиоты устройства снижается до недопустимо малой величины, коммутирующий конденсатор 7 может заряжаться до требуемого стабильного напряжения от дополнительного источника энергии, что способствует повышению надежности работы полупроводникового коммутатораа.

Рассмотрим такой режим работы коммутатора, при котором главный источник энергии не может обеспечить через свой выпрямитель

1 зарядку конденсатора 7 до необходимой величины начального напряжения при последующей перезарядке с помощью колебательного контура. В этом случае конденсатор 7 будет заряжаться от дополнительного источника энергии, содержащего трансформаторы и выпрямитсли. При короткозамкнутом состоянии вторичной обмотки 12 трансформатора 10

5 входное сопротивление трансформатора 10 и падение напряжения на его первичной обмотке будут близкими к нулю, и потому в процессе зарядки конденсатора 7 практически все напряжение питающей сети будет приложено

l0 к первичной обмотке 13 трансформатора 9.

В конце процесса зарядки конденсатора 7 ток вторичной обмотки 11 трансформатора 10 будет равен нулю, а ток первичной обмотки этого трансформатора — току холостого хода.

Рассмотрим такой случай, когда не принимается во внимание влияние конденсатора 15, включенного параллельно первичной обмотке

13 трансформатора 9.

Принимая во внимание последовательное

2О соединение первичных обмоток обоих трансформаторов, таким же очень малым будет ток как первичной обмотки 14 трансформатора 10, так и его вторичной обмотки 12, а также ток, проходящий через коммутирующий тиристор 6.

25 Если емкость конденсатора 15, включенного параллельно первичной обмотке трансформатора 9, выбрать таковой, чтобы имел место резонанс тока в цепи с индуктивностью первичной обмотки 13 и конденсатором 15, в послечп довательно соединенной с ними первичной обмотке 14 трансформатора 10 ток будет равен нулю, что приведет к исчезновению тока во вторичной обмотке 12 этого трансформатора, а следовательно и тока через коммутирующий тиристор б.

Предмет изобретения

Полупроводниковый коммутатор, содержа40 щий основной тиристор, параллельно которому подключена цепочка из последовательно соединенных коммутирующих конденсатора и тиристора, дополнительный блок подзаряда, состоящий из первого и второго трансформаторов, первичные обмотки которых соединены

»оследовательно, а вторичные через выпрямители подключены соответственно параллельно основному и коммутирующему тиристорам, о тл и ч а ю,ци и с я тем, что, с целью повыше5р ния устойчивости коммутации, параллельно первичной обмотке первого трансформатора подключен конденсатор.

425285

Корректор О. Усова

Редактор Е. Кравцова

Заказ 2682/2 Изд. № 808 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1 и

Составитель Г. Вотчинцев

Техред Е. Борисова