Коммутационное устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских Социалистических

Реснублик Э36315 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву —. ь (22)Заявлено 31,10,80 (21) 2999348/24-07 (5l)N. Кл.

Н 02 М 7/537 с присоединением заявки РЙ (23) ПриоритетВкударстаавыб кеиятет

СЫР ае дваэи кзабуатений и еткрытиа

Опубликовано 1 5. 06 .82. Бюллетень йЪ22

Дата опубликования описания 15,06,82 (53) УДК 621 314.. .57(088.8} (72) Автор . изобретения

Б.АеГлебов

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротех-. нике и может быть использовано в системах- преобразования электрической энергии.

Известно коммутационное устройство, содержащее силовой ключ, последова" тельно с выходной цепью которого включена нагрузка индуктивного харак тера и цепь, ограничивающая напряжение на ключе при переходе его в состояние низкои проводимости, а о параллельно выходной цепи включена последовательная цепь, содержащая соединенные последовательно конденсаторы и диод причем диод шунтирован резистором I 1. !

Недостаток известного устройства заключается в значительных потерях энергии, так как при каждом отпирании силового ключа энергия, накопленная в конденсаторе передается в резистор.

Наиболее близким к изобретению является коммутационное устройство, 2 содержащее основной силовой ключ, последовательно с которым включена нагрузка индуктивного характера, цель ограничения напряжения на основном силовом ключе и первую последовательную цепь, состоящую из диода, подключенного к первому входному выводу, и конденсатора, шунтирующую выходную цепь основного силового ключа, и узел возврата энергии, выполненный на магнитном реакторе, пер" вый вывод обмотки которого подключен к первому. входному: выводу, и дополнительный диод, образующие вторую последовательную цепь, подключенную ко второму выходному выводу указанного узла возврата энергии, и дополнительном -силовом ключе (2 j.

Недостаток этого устройства заклю. чается в значительных потерях энергии при отпирании транзисторов.Целью изобретения является повышение КПД устройства. Поставленная

936315 4 цель достигается тем., что в коммутационном устройстве выходная цепь указанного дополнительного силового ключа включена между средней точкой первой последовательной цепи и вторым выводом обмотки магнитного реактора, причем со средней точкой первой последовательной цепи соединен электрод дополнительного силового ключа, являющийся общим для его входной и выходной цепей, а к управляющему электроду дополнительного силового ключа подключена токозадающая цепь.

В первом варианте коммутационного устройства упомянутая токозадающая цепь содержит резистор, один вывод которого соединен с управляющим электродом дополнительного силового ключа а второй - с первым выходным выводом.

Во втором варианте коммутационного

2Î устроиства токозадающая цепь дополни". тельно включает в себя третью последовательную цепь, содержащую соединенные последовательно вторую обмотку магнитного реактора, резистор и диод,и

25 указанная третья последовательная цепь включена параллельно входной цепи дополнительного силового ключа.

На фиг. 1 представлена схема перво. го варианта коммутационного устройст; ва с односекционной первой обмоткой магнитного реактора, на фиг. 2 - то же, второй вариант с двухсекционной первой обмоткой магнитного реактора, Схема на фиг. 1 содержит первый и второй выходные выводы 1 и 2 коммута.. ционного устройства, содержащего основной силовой ключ 3, последова" тельно с которым включена нагрузка индуктивного характера 4, цепь ограничения напряжения на основном силовом ключе 5 и первую последовательную цепь, шунтирующую выходную цепь основного силового ключа и образованную соединенными последовательно диодом 6 и конденсатором 7, вторую последова-< 45 тельную цепь образуют обмотка 8 маг нитного реактора 9, и дополнительный диод 10, подключенный к общей точке диода 5 и конденсатора 7 или непосредственно ко второму выводу выходная 5в цепь дополнительного силового ключа ll включена между средней точкой первой последовательной цепи и вторым выводом обмотки 8, токозадающая цепь . резистор 12.

На фиг. 2 токозадающая цепь допол° нительно включает в себя третью последовательную цепь, образованную соединенными последовательно дополнительной обмоткой 13 магнитного реактора, резистором 14 и диодом 15, )1

Устройство работает следующим образом.

До поступления отпирающего сигнала на управляющий электрод основного .си." лового ключа 3 конденсатор 7 заряжен, !

При отпирании основного силового ключа

3 внешним сигналом этот конденсатор разряжается, а ток разряда вызывает отпирание дополнительного силового ключа 11 и поэтому ток появляется в его выходной цепи и замыкается через обмотку 8 магнитного реактора 9. Изза наличия индуктивности обмотки 8 указанный ток нарастает плавно от нуля, а по мере роста тока уменьшается напряжение на конденсаторе 7 и отпирающее смещение во входной цепи дополнительного силового ключа 11. Когда конденсатор разряжается почти полнос" тью и отпирающего смещения недостаточно для поддержания дополнительного силового ключа 11 в состоянии проводимости, последний переходит сначала в режим ограничения тока,а затем в непроводящее состояние.До перехода в режим ограни ничения тока, а затеи в непроводящее состояние. До перехода в режим ограни" чения тока дополнительного силового ключа 11 энергия конденсатора при его разряде почти без потерь (незначительные потери имеются в резисторе, 12 и в выходных цепях силовых ключей

3 и 11) переходит в энергию магнитного поля в сердечнике магнитного реактора. При переходе дополнительного силового ключа Il в режим ограничения тока часть энергии конденсатора 7 выделяется в выходной цепи этого ключа. Для уменьшения потерь энергии в выходной цепи дополнительного ключа

11 введена дополнительная цепь динамического отпирающего смещения, образованная обмоткой 13, резистором

l4 и диодом 15. Эта цепь за счет трансформации энергии из обмотки 8 в обмотку 13 позволяет с меньшими затратами, чем в резисторе 12, поддерживать проводящее состояние дополнительного силового ключа 11., пока происходит разряд конденсатора.

После разряда конденсатора 7 и запирания дополнительного силового ключа

11 из магнитного реактора 9 выводится накопленная. энергия. и

В схеме на фиг. 1 ток обмотки 8 заI мыкается через диод 10 и выходную

5 936 цепь основного силового ключа 3, пока он находится в проводящем состоянии. Если по условиям работы этого ключа он пребывает в состоянии проводимости незначительное время, реактор за это время не успевает растратить энергию полностью, и после запирания основного силового ключа ос тавшаяся энергия передается вновь в конденсатор 7 (ток обмотки 8 вместе с током нагрузки 4 заряжает конденсатор) .

В схеме на фиг. 2 после запирания дополнительного силового ключа 11, от. пирается диод 10 и ток обмотки 8 15 замыкается через источник питания, обеспечивая возврат (рекуперацию энергии 1, переданной из конденсатора 8 в магнитный реактор 9. Выполнение обмотки 8 двухсекционной позволяет 20 уменьшить потери за счет уменьшения напряжения на запертом дополнительном силовом ключе во время процесса рекуперации энергии, и за счет уменьшения тока, протекающего через диод 10 zs и источник питания.

Формула изобретения

Уменьшение потерь энергии в сравнении с известным устройством в изобретении обеспечено за счет рекуперации энергии из конденсатора в источник питания при каждой коммутации силового ключа 3.

Коммутационное устройство, содержащее основной силовой ключ, последовательно с которым включена нагрузка индуктивного характера, цепь ограничения напряжения на основном си" ловом ключе и первую последовательную цепь, состоящую из диода, подключенного к первому входному выводу, и конденсатора, шунтирующую выходную цепь основного силового ключа, узел

315 6 возврата энергии, выполненный на магнитном реакторе, первый вывод обмотки которого подключен к первому входному вы. воду и дополнительном диоде, образующие вторую последовательную цепь, подклю" ченную к второму выходному выводу указанного узла возврата энергии, и дополнительный силовой ключ, о т личающееся тем,что,с целью повышения КПД; выходная цепь указанного дополнительного. силового ключа включена между средней точкой первой последовательной цепи и вторым выводом обмотки магнитного реактора, причем со средней точкой первой последовательной цепи соединен электрод дополнительного силового ключа, общий для его входной и выход" ной цепей, а к управляющему электроду дополнительного силового ключа подключена токозадающая цепь.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что токозадающая цепь содержит резистор, один вывод ко" торого соединен с управляющим электродом дополнительного силового ключа, а второй - с первым входным выводом.

3. Устройство по п.1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что токозадаю-. щая цепь дополнительно включает в себя третью последовательную цепь, образованную соединенными последовательно дополнительной обмоткой магнитного реактора, резистором и диодом, и указанная последовательная цепь подключена параллельно входной цепи дополнительного силового ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Моин В.С. и Лаптев Н.H. Стабилизированные транзисторные преобразователи. И., Энергия", 1972, с. 346, рис. 9-18С1 .

2. Электронная техника в автома« тике. Сборник под ред. Ю.И.Конева, Вып. 8, "Советское радио.", 1978, с. 173-183, рис. 35 .

1п.

Составитель H.Öèøåâñêàÿ

Редактор И.Митровка Техред А. Ац Корректс ор,В, Синицкая

Заказ 4245/70 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент". r. Ужгород, ул. Проектная, 4