Способ коммутации индуктивной нагрузки Советский патент 1985 года по МПК H03K17/56 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания, построенных на силовых транзисторах или других полностью управляемых силовых приборах и работающих в ре:жиме широтно-импульсной модуляции.

Целью изобретения является повышение надежности коммутации за счет уменьшения коммутационных потерь.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемьй способ на примере реверсив ного каскада из двух последовательно соединенных полностью управляемых ключей 1 и 2, зашунтированных обратными диодами 3 и 4 и резисторнодиодно-емкостными цепями 5 и 6 с использованием промежуточной коммутационной цепи 7 и дополнительного источника 8 питания, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Цепь 7 (фиг.1) состоит из ключа 9 переменного тока и дросселя 10, источник 8 - из делителя напряжения на конденсаторах 11 и 12 и устройства 13 подзарядки, в качестве которого могут быть использованы две резисторно-стабилитронные цепи. Ключи :1 и 2 включены последовательно между разнополярными питающими шинами 14 и 15.

Обитая точка ключей 1 и 2 образует выходной вывод 16, к которому подключается нагрузка и который через цепь 7 соединен с выходом источника 8, напряжение которого равно полусумме напряжений на шинах 14 и 15.

Ключи 1,2 и 9 имеют управляющие входы 17, 18 и 19 соответственно. При этом ключ 9 переменного тока может быть построен как на транзисторах, так и на тиристорах.

Сущность способа заключается в следующем.

Если выходной ток , определенньй током нагрузки, имеет направление, показанное на фиг.1, то во время паузы, когда выключен ключ 1, . ток lotfu замыкается через обратный диод 4.

Прежде чем включить ключ 1 и перевести ток с диода 4, сначала включают промежуточную коммутационную цепь 7. Ток через цепь 7 нарастает, а через диод 4 убывает (диаграммы 2 и 3 на фиг.2). После закрьшания диода 4 подают напряжение на вход

17 (диаграмма 1 на фиг.2), и ток нагрузки переводят с промежуточной коммутационной цепи 7 на ключ 1 (диаграммы 4 на фиг.2). 5 Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Пусть ключ 1 закрыт и ток нагрузки замыкается через диод 4. К ключу 1 приложено полное напряжение между ши-нами 14 и 15. В момент времени to поступает сигнал на вход 19 (диаграмма 7, фиг.2). Ключ 19 включается при нулевом токе, т.е. без

коммутационных потерь, и напряжение

на ключе 9 падает (диаграмма 6, фиг.2). По мере нарастания тока через ключ 9 и дроссель. 10 убьгоает ток через диод 4. Ток (диаграммы 3,

0 фиг.2) диода 4 убывает до нуля и меняет направление на противоположное. Происходит рассасывание заряда в диоде 4 и его закрывание, после чего напряжение на диоде 4

5 увеличивается, напряжение (диаграмма 5, фиг.2) на ключе 1 уменьшается, а ток нагрузки обеспечивается только током (диаграмма 2, фиг.2) коммутационной цепи 7. После уменьшения напряжения на ключе 1 на вход 17 поступает управляющий сигнал (диаграмма 1, фиг.2) и ключ 1 вклю-. чается примерно в момент времени f . Суммарный ток ключа 1 и коммутаци5 онной цепи 7 несколько превышает ток нагрузки. Эта разница в токах идет на перезарядку емкостей в цепях 5 и 6. После полного включения и насыщения ключа 1 избыточный ток

коммутационной цепи 7 благодаря индуктивному характеру ее выходного импеданса уменьшается по линейному закону и при уменьшении до нуля ключ 9 закрьшается, что соответству5 ет моменту времени -t (диаграмма 2, фиг.2). Дальнейшее поддержание тока нагрузки обеспечивается только ключом 1.

В момент времени -Ь поступает

0 сигнал на запирание ключа 1. Происходит спад тока ключа 1 и нарастание напряжения на нем .(диаграмма 2, и 5, фиг.2). Устройство подготовлено к следующему циклу работы. Лна5 логичная картина наблюдается и при противоположном направлении тока нагрузки, когда в работе оказывается ключ 2 и диод 3.

11

0 +

СПОСОБ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ с широтно-импульсной модуляцией, основанный на подключении нагрузки к разнополярным питающим шинам при помощи полностью управляемых ключей, замыкании тока нагрузки через обратные диоды во время паузы между управляющими импульсами, ограничении скорости нарастания тока через полностью управляемые ключи при их отпирании и задержке нарастания напряжения на полностью управляемых ключах при их запирании, отличающийся тем, что, с целью повьпиения надежности коммутации, ток нагрузки перед отпиранием очередного полностью управляемого ключа переводят из цепи соответствующего обратного диода в промежуточную коммутационную цепь с дополни(б тельным источником питания и индуктивным выходным импедансом, а по за(Л крывании обратного диода пропускают через очередной полностью управляемый ключ, причем напряжение дополнительного источника питания выбирают равным полусумме йапряжений на питающих шинах. ф 4 4 00

иг.1

о