Тиристорный переключатель постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»> 978344 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 15.06.81(21) 3301182/18 21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (5l)M. Кл.

Н 03 К 17/56

Ркуаеротееккьй комитет

СССР ю Аелеи кзобретеннй и открытий

Опубликовано 30.11.82 Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30.11.82 (53) УД К 621.374. .2(088.8) (72) Авторьз изобретения

Л. Т. Поликарпов, Э. Б. Регпня, В. С. Фролов и . М; Б)иршов.

>

Государственное специальное конструкторское юро

l теплофизического приборостроения (7!) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЫЙ П ЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО TOKA

Изобретение относится к коммутирую. щим устрс>йствам и может быть использовано к преобразовательной технике для коммутации электрических цепей постоянного тока.

Известны устройства, осуществляющие коммутацию тиристоров в цепях постоянного тока с помощью конденсатора. При такой коммутации эапирание основного тиристора осушествляется с помощью предварительно заряженного конденсатора, под10 ключаемого обратной полярностью к тиристору 1.1) .

Недостаток укаэанных устройств - низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является статический переключатель постоянного тока, управляемый импульсными сж налами. Устройство содержит силовой тиристор> коммутирующий конденсатор с зарядным резистороми дополнительный тиристор. После отпирания силового тиристора включается ток нагрузки и коммутирующий хойденсатор заряжается почти

2 до напряжения питания. После отпирания дополнительного тиристора силовой тиристор запирается отрицательным напряжением коммутирующего конденсатора и ток в цепи нагрузки прерывается (? .

Основным недостатком этого устройства является ограниченное быстродейст вие вследствие большой постоянной времени заряда коммутирующего конденсатора через зарядный резистор. Величина зарядного резистора должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить запирание дополнительного тиристора. Вследствие этого недопустимо уменьшение величины зарядного резистора ниже определенного значения. Это увеличивает время заряда конденсатора и уменьшает допустимую частоту коммутации тока нагрузки.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный переключатель постоянного тока, содержащий первый и второй тиристоры, катоды которых соединены с

3 97834 шиной отрицательногб напряжения источника питания, анод первого тиристора сс единен через нагрузку с шиной положительного напряжения источника питания и зарядным резистором, и коммутирующий кон» денсатор, который включен между анодами первого и второго тиристоров, введены оптроны и ключевые каскады, причем между зарядным резистором и анодом второ-: го тиристора включен фототранзистор пер-10 вого оптрона, светодиод которого соединен последовательно с первым ключевым каскадом и со светодиодом второго оптрона, управляющие электроды первого и второго тиристоров подключены соответственно к f5 эмиттерам фототранзисторов второго и третьего оптронов, при этом к шине положительного напряжения источника питания подключены через первый, второй, третий и четвертый резисторы, соответст 20 венно, коллектор фототранзистора второго оптрона, анод светодиода первого оптрона, анод светодиода и коллектор фототранзистора третьего оптрона, к шине управляющего сигнала подключены входы пер- 25 вого и, через инвертор — второго ключевого каскадов, выходы которых соединены, соответственно, с катодами светодиодов второго и третьего оптронов, а переход база-эмиттер фототранзистора каждого 5о оптрона зашунтирован соответствующим резистором.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Схема содержит коммутирующий конденсатор 1, подключенный одним выводом к точке соединения анода первого тиристора 2 и нагрузки 3, .другим выводом — к; точке соединения эмиттера фототранзистора оптрона 4 и второго тиристора 5. Кол-4О лектор фототранзистора первого оптрона 4 через зарядный резистор 6 подключается к шине положительного напряжения источника 7 питания. Эмиттер фототранзистора второго оптрона 8 соединен с управляющим электродом первого тиристора 2, а коллектор. через первый резистор 9 подключен к шине положительного напряжения источника 7 питания. Светодиоды оптронов 8 и 4 соединены последовательно и подключены катодом к первому ключевому каскаду 10, который управляется широтноимпульсным модулятором 11, а анодом через второй резистор 12 - к шине положительного напряжения источника 7 пита55 ния, Вход инвертора 13 соединен с широтно-импульсным модулятором 11, а выход» со вторым включевым каскадом

14. Ко второму ключевому каскаду подсоединен катод светодиода третьего оптрона 15, а анод светодиода подключен через третий резистор 16 к шине положительного напряжения источника 7 питания.

Эмиттер транзистора оптрона 15 соединен с управляющим электродом второго тиристора 5, а коллектор через четвертый резистор 17 подключен к шине положительного напряжения источника 7 питания.

Базы фототранэисторов оптронов 4, 8 и

15 соединены со своими эмиттерами че« рез резисторы 18 — 20.

Тир ис торный пе реключа тель раб о та е т следующим образом.

Положительные импульсы с широтноимпульсного модулятора 11 подаются на вход первого ключевого каскада 10. После открывания первого ключевого каскада 10 открываются фототранзисторы оптронов 4 и 8, и отпирается первый тиристор 2. При этом напряжение источника 7 питания прикладывается к нагрузке

3, а коммутирующий конденсатор 1 заряжается через открытый фототранзистор оптрона 4, зарядный резистор 6 и открытый первый тиристор 2. После окончания положительного импульса широтно-импульсного модулятора закрываются фототранзисторы оптронов 4 и 8, а на выходе инвертора 13 формируется импульс управления вторым ключевым каскадом 14. Отпирается второй тиристор 5. При этом первый тиристор 2 запирается отрицательным напряжением коммутирующего конденсатора 1, и ток в цепи нагрузки 3 прерывается. Вследствие того, что фототранзистор оптрона 4 заперт, ток через второй ти ристор 5 становится меньше тока удержания, и тиристор 5 запирается. Переключатель возвращается в исходное состояние.

Резисторы 9, 12 и 18 определяют режим работы оптрона 8, резисторы 16, 17 и

19 - оптрона 15, резистор 20 - оптрона 4.

Предлагаемый тиристорный переключатель постоянного тока, по сравнению с известным устройством позволяет повышать частоту прерывания тока до 5 Гц.

Это позволяет решить задачу создания пропорционального регулятора с использованием прогрессивного метода широтноимпульсной модуляции, питаемого от сети постоянного тока.

Изобретение даст определенный социально-научный эффект, который проявится при проведении прикладных OKP и модерниэации конструкций выпускаемых изделий.

Формула

5 9783 иэ обретения

Ти рис торный переключатель и ос тоянного тока, содержащий первый и второй тиристоры, катоды которых соединены с шиной отрицательного напряжения источника питания, анод первого тиристора соединен через нагрузку с шиной положительного напряжения источника питания и зарядным резистором, и коммутирующий конденсатор, который включен между анодами первого и второго тиристоров, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены оптроны и ключевые каскады, причем между эа- 11 рядным резистором и анодом второго тиристора включен фототранзистор первого оптрона, светодиод которого соединен последовательно с первым ключевым каскадом и со светодиодом второго оптрона, а управляющие электроды первого и второго тиристоров подключены соответственно к амиттерам фототранзисторов второго и третьего оптронов, при этом к шине

44 6 положительного напряжения источника пи4 тания подключены соответственно через первый, второй, третий и четвертый резисторы коллектор фототранзистора второго оптрона, анод светодиода первого оптрона, анод светодиода и коллектор фототранзистора третьего оптрона, к шине управляюшего сигнала подключены входы первого и через инвертор — второго ключевого каскадов, выходы которых соединены соответственно с катодами светодиодов второго и третьего оптронов, а переход база-эмиттер фототранзистора каждого оптрона зашунтирован соответсч» вуюшим резистором.

Исто гапки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дзюбин И. И. Тиристоры в алект рических схемах. М„Энергия, 1972, с, 47, р. 30а.

2. Кублановский N. С. Т иристорные устройства. М., Энергия", 1978, с. 34, р. 16 а.

ВНИИПИ Заказ 9240/74 Тираж 959 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4