Прерыватель постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1)957434 (61) Дополнительное к авт. свид-.ву— (22) 3аявлено 06.01.81(21) 3231330/24-07 (5g) М Кп 3 с присоединением заявки ¹

Н 03 К 17/56

Н 02 М 3/135

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (3) Приоритет

Опубликовано 0709.82. Бюллетень ¹ 33 (53) УДК 621 316 . 722 (088.8) Дата опубликования описания 0709.82, (72) Автор изобретения

А.И.Плотников (71) 3а (54) ПРЕРЫВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям постоянного напряжения в постоянное, и может быть использовано в качестве регулирующего элемента и стабилизированных источниках питания, в электроприводах постоянногб тока и т.д.

Известен преобразователь, содержащий основной тиристор, два вспомогательных тиристора, коммутирующие конденсатор и трансформатор (13.

Однако использование коммутирующего трансформатора ухудшает массогабаритные показатели и приводит 15 к необходимости применения специальных мер для исключения перенапряжений на элементах контура коммутации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является прерыватель постоянного тока, содержащий основной тиристор с обратным диодом, четыре вспомогательных ти13истора и цепь из последовательно соединенных коммутирующих дросселя и конденсатора (2 ).

Однако наличие двух последовательно соединенных основных тиристоров приводит к увеличению потерь энергии в моменты, когда прерыватель тока открыт.

Цель изобретения — уменьшение потерь энергии в прерывателе тока.

Поставленная цель достигается тем, что цепь из последовательно соединенных коммутирующих дросселя и конденсатора включена во входную диагональ выпрямительного моста из вспомогательных тиристоров, а плюсом и минусом выходной диагонали мост подключен, соответственно, к катоду и аноду основного тиристора.

На чертеже приведена принципиальная схема прерывателя постоянного то-. ка.

Прерыватель постоянного тока содержит основной тиристор 1 с обратным диодом 2, мост из вспомогательных тиристоров 3-6, между точками соединения катода тиристора З.с анодом тиристора 4 и катода тиристора 5 с анодом тиристора б включена последовательная цепь из коммутирующих дросселя 7 и конденсатора 8, а точками соединения катодов тиристоров 4 и б и и анодов тиристоров 3 и 5 мост подключен, соответственно, к катоду, и аноду основного тиристора 1,нагрузку

957434 где А> потери энергии на основном 40 тиристоре; прямое напряжение на основном тиристоре.

Аппроксимируя вольтамперную характеристику включенного тиристора 45 прямой линией, получаем

U „= U„ R I Бп = const

R =- const

50 отсюда н (Ци R I„) ТВм к

Ак U„(t) i„(t) dt о 55 где Ак — потери энергии на вспомогательном тиристоре.

При резонансном перезаряде коммутирующей емкости

l, 1к = Iê тз,п где ж = .7/Т, 60

Прерыватель работает следующим образом.

Сначала включается пара вспомогательных тиристоров (например 4 и 5) и коммутирующая емкость 8 заряжается через тиристор 4, дроссель 7, ти- 5 ристор 5 и нагрузку 9. Затем включается основной тиристор 1 . Через определенное время включается пара вспомогательных тиристоров 3 и б, происходит коммутация основного ти- )g ристора 1. Коммутирующая емкость 8 при этом перезаряжается по цепи: дроссель 7, тиристор б, диод 2, ти ристор 3. Затем снова включается тиристор 1, а коммутация его произво,цится уже включением пары тиристоров

4 и 5. Следующий цикл, аналогичный первому, начинается включением основного тиристора 1.

Рассмотрим отрезок времени, начиная от полного включения основного тиристора 1 до начала коммутации (Т8 g и отрезок времени от начала до конца коммутации, т.е. до момента окончания процесса перезаряда емкости (Т < ).Для упрощения расчетов сделаем следующие допущения: на отрезке времени Т к ток через основные тиристоры постоянен и равен неидеальность полупроводниковых ключей не влияет на переходные процессы 30 в прерывателе; будем сравнивать потери энергии на основных тиристорах на отрезке времени Т к„и на вспомогательных тиристорах на отрезке времени Тк, считая, что остальные поте- З5 ри на элементах предлагаемой схемы и прототипа одинаковы.

Исходя из этого А8к„= 1„U „„, тк

Ак= Uï R 3 зМ ц М Э s;nu)

КП1 (4u Уя 3 )тк;

Для прототипа суммарные потери Авкл+ Ак. Для предлагаемой схемы А1 = АВк„+ 2А„. Уменьшение потерь

Подставив 1н = 50 A; Ig = 100 А;

Бп = 1. В; R = 0,02 Ом, получим дЛ = 100 Твкл 16 4 ТК

Снижение потерь энергии имеет место пРи Условии, если т>к ) 1, 64 Тк при соизмеримых величинах Т „„и Тк резко падает устойчивость коммутации и увеличиваются коммутационные потери, поэтому преобразователи обычно работают при Т к ),10Тк.

Если Т к = 15.10 ьс, ТВкл= 150> 10 О с, то уменьшение потерь энергии дА = 12 5. 10-3 Дж

При частоте преобразования f

3 кГц уменьшение рассеиваемой мощности дР = дА f = 37,5 Вт.

Таким образом, введение в схему моста из вспомогательных тиристоров, с помощью которого осуществляется изменение полярности подключения

-коммутирующей емкости к основному тиристору, позволяет исключить в предлагаемом устройстве один из двух основных тиристоров, что приводит к уменьшению потерь энергии . при преобразовании по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Прерыватель постоянного тока, содержащий основной тиристор с обратным диодом, четыре вспомогательных тиристора .и цепь последовательно соединенных коммутирующих дросселя и конденсатора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии, цепь из последовательно соединенных коммутирующих дросселя и конденсатора включена во входную диагональ выпрямительного моста из вспомогательных тиристоров, а плюсом и минусом выходной диагонали мост подключен, соответственно, к катоду и аноду основного тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 726636, кл. Н 02 М 3/135, 1980.

2. Патент Японски Р 51-5686, кл..Н 02 М 1/135, 1976.

957434

Составитель В.Рыков

Редактор С.Юско ТехредЖ.Кастелевич Корректор Е.Рошко

Заказ 6623/49 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. MogKBa, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент",. r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4