Тиристорный управляемый ключ Советский патент 1993 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразо- вательной технике, в автономных инверторах, преобразователях частоты, бесконтактных коммутаторах электриче- ских цепей и т.п.

Цель изобретения - повышение экономичности и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена принципи- альная электрическая схема тиристорного управляемого ключа.

Тиристорный управляемый ключ содержит силовой тиристор 1, анод которого использован в качестве первого силового вывода тиристорного управляемого ключа, а катод соединен с первым выводом накопительного конденсатора 3, второй вывод которого через коммутирующий управляемый ключ 2 соединен с анодом силового тиристо- ра 1, и цепь защиты 4, выполненную в виде конденсатора 5, резистора б, первые выводы которых объединены, и диода 7, анод которого соединен с первым выводом конденсатора 5 цепи защиты 4, второй вывод которого соединен с анодом силового тири- стрра 1, с катодом которого соединен катод диода 7 цепи защиты 4, второй вывод резистора 6 которой соединен со вторым выводом накопительного конденсатора 3, причем в качестве второго вывода тиристорного управляемого ключа использован катод силового тиристора 1.

Тиристорный управляемый ключ работает следующим образом.

В момент времени ti в соответствии с алгоритмом функционирования схемы открывается силовой тиристор 1. Конденсатор 5 цепи защиты 4 разряжается в контуре: 5 1-3-6-5. Так как в контуре содержится резистор 6, процесс разряда конденсатора имеет апериодический характер с постоянной времени

. б-Й%:

В момент времени t2. когда в соответствии с алгоритмом работы тиристорного управляемого ключа необходимо выключить тиристор 1, открывается управляемый ключ 2. К тиристору 1 прикладывается напряже- ние накопительного конденсатора 3, а ток протекавший по тиристору 1,переходит на цепь коммутации. Длительность замкнутого состояния управляемого ключа 2 должна быть достаточна для восстановления запи- рзющих свойств тиристора 1. Вследствие разряда конденсатора 3 током нагрузки напряжение на нем несколько снижается. В момент времени t3 управляемый ключ 2 выключается. В течение интервала коммутации ta -12 происходит разряд конденсатора 5 цепи защиты 4 по апериодическому закону с постоянной времени

T2 Re Св..

Так как интервал коммутации существенно больше постоянной времени разряда, то энергия, запасенная в конденсаторе 5 к моменту времени гз за интервал коммутации полностью рассеется, т.е. выделится в резисторе 6 в виде тепла. Таким образом, коэффициент передачи энергии может быть вычислен по формуле

-Ю0%

Ополн.

с3 (Uc5C5 + исзезС5 Сз - иУ

.

100%,

В момент времени ta, когда процесс коммутации завершен, управляемый ключ 2 выключается. Тогда ток переходит на цепь защиты 4, конденсатор 5 цепи защиты заряжается с темпом нарастания напряжения

dU/dt lHarp/C5,

Так как конденсатор 5 одним выводом соединен с выводами тиристора 1 и управляемого ключа 2, и вторым - с катодом тиристора 1 через диод 7, и с катодом управляемого ключа 2 через диод 7 и конденсатор 4, то темп нарастания напряжения на анодах полупроводниковых приборов определяется темпом нарастания его на конденсаторе 5, что обеспечивает выполне- , ние защитных функций цепью защиты относительно обоих полупроводниковых приборов.

В момент времени t4 конденсатор 5 цепи защиты 4 заряжен до напряжения питания. В межкоммутационном интервале конденсатор 3 дозаряжается от специального зарядного устройства (на схеме не показано). В момент времени ts в соответствии с алгоритмом функционирования тиристорного управляемого ключа включается тиристор 1 и далее все процессы в схеме повторяются.

Доля энергии, передаваемой из конденсатора 5 цепи защиты в накопительный конденсатор З.зависит от уровней питающего и запирающего напряжений, а также от емкостей конденсаторов 3 и 5. Так, в конкретном преобразователе коэффициент передачи энергии достигает 18 %,

Формул а изо бретени я

Тиристорный управляемый ключ, содержащий силовой тиристор, анод которого ис

пользован в качестве первого силового вы-ных возможностей, анод диода цепи защивода тирИсторного управляемого ключа, аты соединен с первым выводом конденсатокатод соединен с первым выводом накопи-ра цепи защиты, второй вывод которого

тельного конденсатора, второй вывод кото-соединен с анодом силового тиристсра, с

рого через коммутирующий управляемый5 катодом которого соединен катод диода цеключ соединен с анодом силового тиристо-пи защиты, второй вывод резистора которой

ра, и цепь защиты, выполненную в видесоединен с вторым выводом накопительноконденсатора, резистора, первые выводыго конденсатора, причем в качестве второго

которых объединены, и диода, отличаю-вывода тирйсторного управляемого ключа

щ и и с я тем, что, с целью повышения10 использован катод силового тиристора. экономичности и расширения функциональ

Сущность изобретения: катод силового тиристора 1 соединен с катодом диода 7 и первым выводом накопительного конденсатора 3, второй вывод которого через коммутирующий управляемый ключ соединен с анодом силового тиристора, соединенным с первым выводом конденсатора 5, второй вывод которого соединен с анодом диода, соединенным через резистор 6 с вторым выводом накопительного конденсатора. 1 ил.