Тиристорный ключ постоянного тока

 

Союз Советсккк

Соцкалксткческкк

Реслублмк

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву —, (22) Заявлено 13.08.79 (21) 2807927/18-21 (51) М.К .

Н 03 К 17/56 Н05В 41/30 с присоединением заявки №вЂ”

Гесударетееллмй кемитет

СССР (23) Приоритет— пе делам изобретений и аткрмтий

Опубликовано 30.06.81. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 05.07.81 (53) УДК 621.374. .335.2 (088.8) (72) Автор изобретения

Л. П. Иванов

1

1 (7I ) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЪ|й КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам электропитания импульсных газоразрядных ламп твердотельных лазеров.

Известен тиристорный ключ постоянного тока, который содержит силовой тиристор с соединенным с зим последовательно зарядным дросселем и цепь искусственной конденсаторной коммутации, обеспечивающей запирание силового рабочего тиристора и сброс магнитной энергии в коммутирующий конденсатор, которая возвращается в источник питания и частично рассеивается в элементах ключа в виде тепла (1).

Недостаток этого ключа связан с перенапряжениями, которые возникают на элементах цепи коммутации и с потерями энергии на ее элементах и снижают надежность и КПД тиристорного ключа.

Эти потери и перенапряжения особенно резко возрастают при увеличении тока нагрузки, так как энергия, запасаемая в коммутирующем дросселе, становится соизмеримой с энергией, выделяемой в нагрузке за период коммутации.

Наиболее близко к предлагаемому по технической сущности тиристорный ключ постоянного тока, содержащий силовой рабочий тиристор и дроссель, соединенные последовательно с нагрузкой, а также узел принудительной коммутации, выполненный в виде тиристорного моста, в одной диагонали которого включен конденсатор, а другая диагональ соединена между общей шиной цепи питания и точкой соединения силового тиристора с дросселем. Кроме того, для жест кого ограничения напряжения на конденсаторе параллельно обмотке дросселя через обратный диод включена первичная обмотка трансформатора, а вторичная обмотка через другой обратный диод включена параллельно источнику питания устройства. (2).

В этом устройстве максимальное напря1с жение на конденсаторе превышает напряжение источника питания на величину, пропорциональную коэффициенту трансформации трансформатора. Так как коэффициент трансформации ограничен допустимым временем передачи магнитной энергии дросселя

Зт в источник питания, то практически напряжение на конденсаторе может значительно превышать напряжение источника питания.

Таким образом, в этом устройстве также не

843231 о

15 го

Формула изобретения

55 устраняются возможные перенапряжения на конденсаторе.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД устройства.

Указанная цель достигается тем, что в тиристорном ключе постоянного тока, содержащем дроссель и силовой тиристор, соединена последовательно, трансформатор сброса энергии, первичная обмотка которого через обратный диод соединена с дросселем, а вторичная через другой обратный диод со входом тиристорного ключа, и узел принудительного запирания силового тиристора, выполненный в виде тиристорного моста, у которого в диагонали с разноименными выводами тиристоров включен конденсатор, другая диагональ моста включена между общей шиной питания и точкой соединения обратного диода и вывода первичной обмотки трансформатора, при этом другой вывод первичной обмотки соединен с общей точкой соединения дросселя и силового тиристора.

На чертеже показана электрическая схема предлагаемого тиристорного ключа постоянного тока.

Устройство содержит силовой тиристор 1, с помощью которого нагрузка 2 подключается через дроссель 3 к источнику питания.

Для искусственного запирания силового тиристора 1 служит тиристорный мост 4 — 7 и конденсатор 8. Для сброса избыточной энергии, запасаемой в дросселе 3 служит трансформатор 9, у которого первичная обмотка через обратный диод 10 соединена с дросселем 3, а вторичная через другой обратный диод ll соединена со входом устройства.

Устройство работает следующим образом

В исходном состоянии все тиристоры и диоды закрыты, конденсатор 8 заряжен до напряжения питания с полярностью, указанной на чертеже (знаки без скобок) . В первый такт работы устройства включается силовой тиристор 1, который подключает нагрузку 2 к источнику питания с напряжением Е„. Ток через нагрузку возрастает до установившегося значения, определяемого сопротивлением нагрузки. Через некоторое время включаются тиристоры 4 и 5 запирающего узла. Напряжение на конденсаторе через открывашиеся тиристоры 4 и 5 и первичную обмотку трансформатора 9 прикладывают к тиристору 1. Первичная обмотка трансформатора не препятствует протеканию рассматриваемого процесса поскольку при подаче на нее напряжения на вторичной обмотке образуется потенциал, открывающий диод 11. Трансформатор нагружается на малое сопротивление источника питания. В целом при пересчете к первичной обмотке оказывается, что параметры трансформатора и величина

ЭДС на первичной обмотке оказывают незначительное влияние на процесс запирания силового тиристора 1.

Поскольку к тиристору 1 прикладывается запирающее напряжение,"то он закрывается.

Конденсатор. 8 разряжается до нуля и далее стремится перезарядиться до напряжения, определяемого напряжением источника питания Е . После перезаряда конденсатора до указанного напряЖения-магнитная энергия дросселя продолжает перекачиваться через диоды 10 и 11 в источник питания.

Процесс перекачки заканчивается при умень. шенин тока дросселя 3 до нуля.

Далее процессы в схеме повторяются с той лишь разницей, что вместо тиристоров

4 и 5 включаются тиристоры 6 и 7.

В данном устройстве диод 10 образует жесткую связь между конденсатором и источником питания. Такая связь исключает возможность превышения напряжения на конденсаторе по сравнению с напряжением источника питания Е„ь

Таким образом, в предлагаемом ключе обеспечивает возможность ограничения напряжения на конденсаторе на уровне, не превышающем напряжение источника питания.

Это приводит к снижению перенапряжений на элементах схемы устройства и к повышению его КПД.

Тиристорный ключ постоянного тока, содержащий дроссель и силовой тиристор, соединенные последовательно, трансформатор сброса энергии, первичная обмотка которого через обратный диод соединена с дросселем, а вторичная обмотка — через другой обратный диод со входом тиристорного ключа и узел принудительного запирания силового тиристора, выполненный в виде тиристорного моста, у которого в диагонали с разноименными выводами тиристоров включен конденсатор, а один из выводов другой диагонали соединен с общей шиной питания тиристорного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, второй вывод другой диагонали тиристорного моста подключеН к точке соединения соответствующего обратного диода и вывода первичной обмотки трансформатора, при этом другой вывод первичной обмотки соединен с общей точкой соединения дросселя и силового тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3139585, кл. 328 — 65, 1964.

2. Забродин .Ю. С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. М., «Энергия», 1974, с. 12, рис. 1 — 9. 843231

Составитель А. Бомко

Редактор Л. Пчелииская Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 5164 82 Тираи „988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 1 13035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4