Устройство для коммутации Советский патент 1986 года по МПК H03K17/567 

Изобретение относится к сильноточной импульсной технике и может быть использовано для выключения мощного высоковольтного тиристорного блока в системах питания ускорителей, мощных лазеров.

Целью изобретения является увеличение коммутируемой мощности путем повыщенйя стойкости тиристоров к di/dt посредством предварительного включения дополнительного быстродействующего тиристорного блока.

На чертеже представлена схема сильноточного импульсного генератора.

Генератор содержит индуктивный накопитель 1, источник 2 питания, ключ 3 накопителя 1, обратный диодный блок 4 и нагрузку 5, параллельно которой, включено устройство 6 {очерчено пунктирной линией) коммутации согласно данному изобретению.

Устройство 6 содержит коммутируемый тиристорный блок 7, первый дополнительный тиристорный блок 8, к выводам которого подключена цепь из последовательно соединенных первого ключа 9, предварительно заряженной первой конденсаторной батареи 10 и первой катушки II индуктивности. Параллельно цепи из последовательно и согласно включенных блоков 7 и 8 включены цепь из последовательно и согласно включенных второго дополнительного тиристорного блока 12 и диодного блока 13, зашунтированного предварительно заряженной формирующей линией 14, а также цепь из последовательно соединенных второй ка- тущки 15 индуктивности, второго ключа 16 и предварительно заряженной второй конденсаторной батареи 17.

Блок 7 состопит из последовательно и параллельно включенных мощных высоковольтных тиристоров, поскольку он блокирует полное рабочее напряжение и должен пропускать полный ток 1н довольно длительное время (единицы секунд), в течение которого происходит заряд накопителя 1. Время выключения таких тиристоров принципиально не может быть малым. У тиристора Т-1250 (ток 1250 А, рабочее напряжение 2,5 кВ) это время 300 мкс. Блок 8 собран из мощных тиристоров, поскольку он должен пропускать полный ток Ь в течение того же промежутка времени (единицы секунд), как и блок 7. Рабочее напряжение блока 8 должно быть больше или равно суммарному остаточному напряжению на тиристорах блока 12 при пропусканий через них тока Ь. Это условие необходимо, чтобы блок 4 не пробился, когда проводит блок 12. Напряжение на блоке 4 сравнительно невелико (не выше 500 В). Поэтому сам блок 8 и его коммутирующая цепь (ключ 9, батарея 10 и катущ- ка II) компонуются из низковольтных и, следовательно, малогабаритных элементов. Блок 12 должен быть рассчитан на полное рабочее напряжение, через него также протекает ток Ь, однако это происходит в тече

ние короткого времени, равного времени выключения блока 7. Поэтому блок 12 собран из сравнительно маломощных, но быстродействующих тиристоров с малым време- нем выключения.

Диодный блок 13 и формирующая линия 14 должны быть рассчитаны на напряжение, превыщающее рабочее напряжение блока 8 на величину, большую или равную суммарному остаточному напряжению на тиристорах блока 12 при протекании через него тока предварительного включения, который должен быть равен 0,5- 5% от 1н..

Устройство работает следующим образом. Индуктивный накопитель 1 заряжается от источника 2 при замкнутом ключе 3. Ток заряда при этом протекает через блоки 7 и 8. Коммутация, т.е. перевод тока накопителя 1 в ветвь, содержащую блок 12, начинается в момент времени замыкания ключа 9. Батарея 10, имеющая заряд указанной на чертеже полярности, разряжаясь через блок 8, прерывает ток через него. Емкость батареи 10 выбрана так, чтобы запорное напряжение поддерживалось на блоке 8 в течение времени его выключения. В этот период на на- грузке 5 оказывается небольшое напряжение с полярностью, противоположной рабочей. За 200-250 мкс до окончания выключения блока 8 подается команда на включение блока 12. Линия 14, имеющая заряд указанной на чертеже полярности и напряжение, превышающее напряжение на батарее 10, начинает разряжаться через блок 12. Сравнительно небольщой ток от линии 14, протекающий через блок 12 в течение 200- 250 мкс, обеспечивает распространение включенного состояния по всей рабочей площади тиристоров блока 12, т.е. подготавливает их к возможности принять быстро нарастающий рабочий ток Ь. Затем, по мере перезарядки батареи 10 начинается нарастание тока через блоки 12 и 13,

Когда ток из цепи блоков 7 и 8 полностью переходит в цепь блоков 12 и 13, в тиристорах блока 7 начинается рекомбина- ционное рассасывание плазмы. Через время, равное времени выключения тиристоров блока 7, замыкается ключ 16 и батарея 17, имеющая заряд указанной на чертеже полярности, разряжаясь через блок 12, прерывает протекающий через него ток. Емкость батареи 17 выбрана так, чтобы запорное напряжение поддерживалось на блоке 12 в течение времени его выключения. После перезарядки батареи 17 рабочее напряжение прикладывается к нагрузке 5, и процесс коммутации заканчивается.

55Формула изобретения

Устройство для коммутации, содержащее тиристорный блок, первый и второй дополнительные тиристорные блоки, первую и вторую конденсаторные батареи, подключенные к выходным клеммам первого и второго источников зарядного напряжения соответственно, первую и вторую катушки индуктивности,, отличающееся тем, что, с целью увеличения коммутируемой мощности,в него введены диодный блок, формирующая линия, включенная параллельно диодному блоку и подключенная к выходным выводам третьего источника зарядного напряжения, первый и второй ключи, первая конденсаторная батарея через первую катушку индуктивности и первый ключ подключена к выводам первого дополнительного тиристор- ного блока, который включен согласно с тнристорным блоком в последовательную цепь, параллельно которой включены последовательно и согласно соединенные диодный и второй дополнительный тиристорный блоки, а также цепь из последовательно соединенных второй катушки индуктивности, второй конденсаторной батареи и второго ключа, при этом рабочее напряжение первого дополнительного тиристорного блока превышает падение напряжения на втором дополни- тельном тиристорном блоке при полном коммутируемом токе Ь, но меньше рабочего напряжения диодного блока за вычетом падения напряжения на втором дополнительном тиристорном блоке при токе (0,005- 0,05) 1н..

Изобретение относится к области сильноточной импульсной техники. Может быть использовано для выключения мощного высоковольтного тиристорного блока в системах питания ускорителей, мощных лазеров. Целью изобретения является увеличение коммутируемой мощности. Сущность изобретения поясняется чертежом на примере сильноточного импульсного генератора с индуктивным накопителем 1, источником 2 питания, ключом 3 накопителя 1, обратным диодным блоком 4 и нагрузкой 5, параллельно включено устройство 6 коммутации. Устройство 6 содержит коммутируемый ти- ристорный блок 7, дополнительные тирис- торные блоки 8, 12, конденсаторные батареи 10, 17, катущки индуктивности 11, 15, для достижения цели введены диодный блок 13, формирующая линия 14, ключи 9, 16. Рабочее напряжение первого дополнительного тиристорного блока превыщает падение напряжения на втором дополнительном тиристорном блоке (ДТБ) при полном коммутируемом токе Ь, но меньще рабочего напряжения диодного блока за вычетом падения напряжения на втором ДТБ при токе (0,005-0,05) Ь. 1 ил. ( сл to сд 00 СО