Электронный коммутатор Советский патент 1988 года по МПК H03K17/56 

2)лектронный кoм fyтaтop относится к сильноточным устройствам импульсной техники и, в частности, может быть использован в модуляторах импуль- г сных ламп накачки лазеров.

Известен электронный коммутатор, содержащий силовой тиристор и дроссель, соединенные последовательно с нагрузкой, узел запирания, состоящий о из конденсатора и вспомогательных тиристоров, а также узел сброса избыточной энергии.

В процессе работы этого коммутатора в реактивных элементах схемы (дрос-5 селях и конденсаторах) накапливается энергия, избыточная по сравнению с той, которая необходима для надежного запирания силового тиристора. Причиной накопления избыточной энергии яв-«о ляется ток, остающийся в дросселе после отключения нагрузки силовым тиристором. Этот ток принимает еще большие значения в процессе работы узла запирания из-за колебательной пере- 25 зарядки конденсатора через дроссель и источник питания. Если сброс избыточной энергии не предусмотрен, то конденсатор заряжается выше допустимых значений. Это приводит к увеличе-зо нию массы и габаритов составных эле- ; ментов устройства, так как возрастает их установленная мощность.

Известен также электронный коммутатор, содержащий дроссель и силовой , тиристор, соединенные пс№ледовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания, вьшолненный в виде тиристорного о моста, у которого диагональ постоянного тока подключена между общей шип / ной и точкой соединения дросселя и силового тиристора, а в диагональ переменного тока включен конденсатор, д и диод в цепи первичной обмотки трансформатора сброса энергии.

Однако этот электронный коммутатор обладает существенным недостатком, а ... именно, магнитопровод трансформатора сброса работает с однополярным намагничиванием, так как напряжение, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора сброса, на всех этапах Р,, боты устройства имеет одну и ту же полярность.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и массы коммутатора

за счет уменьшения габаритов и массы трансформатора сброса.

Поставленная цель достигается тем что в электронный коммутатор, содержащий дроссель и силовой тиристор, соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания, вьтолненный в виде тиристорного моста, у которого диагональ постоянного тока подключена между общей шиной и точкой соединения дросселя и силового тиристора, а в диагональ переменного тока включен конденсатор, и первый диод в цепи первичной обмотки трансформатора сброса энергии, введен второй диод и двухполупериодный вьтрямитель, а первичная обмотка трансформатора сброса энергии разделена на две полуобмотки, которые включены согласно в диагональ переменного тока тиристорного моста последовательно с включенным между ними конденсатором, при этом первая обкладка конденсатора через первый диод подключена к шине питания вторая обкладка через второй диод к той же шине питания, а вторичная обмотка трансформатора сброса энергии подключена через двухполупериодный вьтрямитель к шине питания и общей шине.

На чертеже представлена электрическая схема электронного коммутатора.

Электронный коммутатор содержит силовой тиристор 1, с помощью которого нагрузка 2 через дроссель 3 подключается к источнику питания (Е„). Для закрьшания силового тиристора 1 служит узел принудительного запирания, вьтолненный в виде моста на тиристорах 4 - 7 и конденсаторе 8. Сброс избыточной энергии осуществляется трансформатором 9, у которого части первичной обмотки через диоды ТО, 11 подключены к дросселю 3, а вторичная обмотка через двухполупериодный вьтрямитель 12 подключена к входным зажимам.

Электронный коммутатор работает следующим образом. В исходном состояHiffl все тиристоры и диоды закрыты, конденсатор 8 заряжен до напряжения Uc Е f, с пdляpнocтью, показанной на чертеже знаками V и -.

При подаче упранляклцего сигнала нл тиристор 1 он отпирается и подключает нагрузку 2 через дроссель 3 к источнику питания с напряжением „. Ток через нагрузку возрастает до зна чения, определяемого напряжением источника и сопротивлением нагрузки. При подаче управляющего сигнала на тиристоры 4, 5 узла принудительного запирания они отпираются и подключаю конденсатор 8 через части первичной обмотки трансформатора 9 к силовому тиристору 1. Первичня обмотка трансформатора 9 не препятствует протека нию рассматриваемого процесса, поскольку при подаче на нее напряжения на вторичной обмотке возникает напря жение, открывающее двухполупериодный выпрямитель 12. Трансформатор 9 нагружается на низкое сопротивление источника питания „. В целом, при пересчете к первичной обмотке, оказывается, что трансформатор 9 имеет незначительное сопротивление, а падение напряжения на его первичной обмотке где К - коэффициент трансформации трансформатора 9. Полярность напряже ния, приложенного к каждой части пер Бичной обмотки трансформатора 9, показана на чертеже знаками и -. С этого момента начинается передача энергии в источник питания через тран сформатор 9 и двухполупериодный выпрямитель 1 2. Поскольку к силовому тиристору 1 прикладьшается запиракмцее напряжение (плюс на катоде), он закрьгоается. Конденсатор 8 разряжается до нуля и далее стремится перезарядиться до на высокого, чем первопряжения, -начальное и, за счет энергии, запасенной в дросселе 3 при протекании -через него тока нагрузки. Однако в момент достижения напряжения на конденсаторе величины Uj ЕП открьгоший ся диод 10 препятствует дальнейшему нарастанию напряжения на конденсаторе 8. Зарядка конденсатора прекращается. Зарядный ток конденсатора спадает до нуля, вследствие чего тирист 5 закрывается и к первой (по схеме) части первичной обмотки трансформато ра 9 перестает прикладьшаться напряжение. В этот момент напряжение на дросселе 3 изменяет свой знак (поляр ность показана на чертеже), ток дрос селя замыкается по цепи дроссель-диод 10 - левая (по схеме) часть порпичиой обмотки трансформатора 9 - тиристор 4 - дроссель. Процесс сброса энергии продолжается, напряжение на дросселе ограничивается на уровне, равном падению напряжения на левой части первичной обмотки трансформатора 9. Это напряжение меньше напряжения Uj-, так как в это время в процессе сброса энергии не участвует правая часть первичной обмотки трансформатора 9..Процесс сброса заканчивается при уменьшении тока дросселя 3 до нуля. Следукяций такт работы устройства начинается при подаче управляющего сигнала на силовой тиристор 1. Процессы в схеме повторяются ана-погично рассмотренным с той лишь разницей, что конденсатор 8 в исходном состоянии заряжен до напряжения U,- Е , с полярностью, указанной на чертеже знаками + и - (в скобках), а вместо тиристоров 4, 5 включаются тиристоры 6, 7. Направление тока в конденсаторе 8 и полярности падений напряжения на частях первичной обмотки трансформатора 9 (показанные на чертеже знаками -н и - в скобках) противоположны существовавшим в предыдущем такте работы коммутатора. В коммутаторе полярность напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора 9, поочередно от такта к такту изменяется, что обуславливает знакопеременное перемагничивание магнитопровода трансформатора сброса и, следовательно, его минимально возможные габариты и массу. Каждый из диодов 10, 11 первичной цепи сброса работает через такт работы устройства и имеет вдвое меньшую установленную мощность по сравнению с установленной мощностью диода первичной цепи сброса в известном устройстве. Поэтому наличие двух диодов не увеличивает габариты и массу известного устройства. Установленная мощность диодов вторичной цепи сброса намного меньше установленной мощности диодов.первичной цепи сброса, так как величина тока во вторичной цепи сброса в К раз меньше величины тока первичной цепи сброса при равенстве напряжений в этих двух цепях. Поэтому наличие даже мостового двухполупериодного выпрямителя 12 увеличивает габариты и массу устройства весьма незначитель510362296

но, а использование двухполупериод-не увеличивает габариты и массу устного вьяфямителя со средней точкойройства вообще.

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР, содержащий дросс.ель и силовой тиристор, соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания, вьтолненный в виде тиристорного моста, у которого диагональ постоянного тока подключена между общей шиной и точкой соединения дросселя и сидового тиристора, а в диагональ переменного тока включен конденсатор, и первый диод в цепи первичной обмотки трансформа. J -fi, --/VVN - + нн 5 i 3Z 2 )3«А11 I 13 i V. « : ТБ,; ssMHOTEi;: тора сброса энергии, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и массы, в него введен второй диод и двухполупериодный выпрямитель, а первичная обмотка трансформатора сброса энергии разделена на две полуобмотки, которые включены согласно в диагональ переменного тока тиристорного моста последовательно с включенньм между ними конденсатором, при этом первая обкладка конденсатора через первый диод подключена к шине питания, вторая обкладка через второй диод - к той же шине питания, а вторичная обмотка трансфор- с: матора сброса энергии подключена че- рез двухполупериодный выпрямитель к W шине питания и общей шине. ff т I- sr