Тиристорный ключ Советский патент 1993 года по МПК H03K17/725 

J i- -.. «.j

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных генераторах и формирователях для управления статическими преобразователями, устройств в электроприводе и т.п.

Цель изобретения - повышение величины тока, повышение мощности импульсов в нагрузке, повышение надежности работы ключа.

На чертеже представлена электриче екая схема тиристорного ключа.

К источнику питания 1 через тиристор 2 подключена нагрузка 3. Параллельно тири- стору 2 подсоединены последовательно со- единенные диод 4 (с временем восстановления большим чем у тиристора 2) и вторичная обмотка трансформатора 5 формирователя разнополярных импульсов 6. К первичной обмотке трансформатора 5 подключен формирователь, состоящий из накопительного конденсатора 7, катушки индуктивности 8 и маломощного тиристора 9с антипараллельно включенным диодом 10. Накопительный конденсатор 7 подключен через зарядный резистор 11 к источнику питания 12. К вспомогательному источнику 13 через контакты 14 реле 15 регулятора 16 .подключен резистор 17 подогрева диода 4. Термодатчик 18, выполненный, например, на основе терморезистора с отрицательным ТКС, соединен последовательно с обмоткой реле 15 через резистор 19 зашунтирован- ный нормально замкнутыми контактами 20 реле 15.

К нормально-разомкнутым контактам 21 реле 15 подключен блок готовности 22. Термодатчик 18 и резистор 17 имеют тепловой контакт с диодом 4.

Тиристор 2 может быть типа Т4т120, а диод4-типаВЛ-200.рВ качестве маломощного тиристора 9 можно использовать тиристор типа КУ 202. Тиристорный ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии конденсатор 7 от источника питания 12 заряжен. От источника питания 13 через контакты 14 реле 15 происходит нагрев резистора 17, а через него диода 4. При достижении заданной температуры корпуса диода 4 происходит срабатывание реле 15 (за счет увеличения тока через терморезистор 18). При этом обесточивается резистор 17 за счет размыкания контактов 14 и на блок готовности 22 подается сигнал от замкнувшихся контактов 21. Через блок готовности на управляющий переход тиристора 2 подается импульс управления старт. Тиристор 2 включается и через нагрузку 3 от источника питания 1 течет ток. Окончание импульса в нагрузке

обеспечивается путем подачи на электрод управления тиристора 9 импульса стоп.

Процесс выключения тиристора 2 происходит следующим образом. Конденсатор

7 через катушку индуктивности 8 и включенный тиристор 9 перезаряжается (поскольку в данном контуре созданы условия для колебательного процесса). Полуволна тока на вторичной стороне трансформатора 5 проходит через диод 4 и тиристор 2, обеспечивая накопление в базе диода 4 избыточных носителей заряда. При формировании второй полуволны колебательного процесса указанного контура в формирователе разно5 полярных импульсов через диод 10 на вторичной стороне трансформатора 5 происходит смена полярности напряжения, что приводит к переключению тока с тиристора на диод. При этом через диод 4 неко0 торое время протекает обратный ток (диод находится в проводящем состоянии) обусловленный рассасыванием накопленных носителей заряда, К тиристору 2 за этот промежуток времени прикладывается отри5 цательное напряжение обеспечивающее его выключение. При восстановлении запирающих свойств диода 4 к тиристору 2 прикладывается напряжение источника 1 и схема возвращается в исходное положение.

0 При формировании последующих старт и стоп импульсов процессы в схеме повторяются аналогично выше описанному. Известно, что время прямого и обратного восстановления тиристора в ос5 новном зависит от прямого тока, предшествующего выключению, и температуры. Таким образом, чем больше время приложения отрицательного напряжения к тиристору 2, тем больший ток в импульсе, а

0 следовательно и мощность, могут быть обеспечены в нагрузке 3.

Время приложения отрицательного напряжения зависит от различия частных свойств тиристора 2 и диода 4. Но дополни5 тельное увеличение времени приложения отрицательного напряжения к тиристору 2 в предложенной схеме всегда обеспечивается за счет поддержания в нагретом состоянии структуры диода 4 до температуры

0 близкой к предельной, и принудительного охлаждения тиристора 2.

Следует указать, что при значительной частоте работы ключа частичный нагрев диода 4 будет обеспечиваться за счет про5 хождения через него тока и коммутационных процессов. Поэтому работа регулятора по поддержанию требуемой температуры может быть кратковременной. Точность поддержания температуры диода 4 обеспечивается резистором 19, который компенси-.

рует разницу между током включения реле 15 и током его отпускания. Т.е. при срабатывании реле 15 резистор 19 расшунтировыза- ется контактами 20 и снижает ток через обмотку реле 15 до уровня несколько ниже тока отпускания. Далее, по мере охлаждения диода А, сопротивление терморезистора 18 увеличивается, ток через реле 15 уменьшается и при величине равной току отпускания реле переключается в исходное состояние.

За счет температурной стабилизации диода 4 обеспечивается стабилизация времени приложения отрицательного напряжения к тиристору 2, что значительно снижает вероятность срыва коммутации этого тири- стора, и, в конечном итоге, повышает надежность работы ключа,

Следует отметить, что при индуктивной нагрузке 3 диод 4 следует использовать с лавинной характеристикой, что обеспечивает ограничение перенапряжения на диоде 4 и тиристоре 2 в момент восстановления запирающих свойств диода 4.

Предложенная схема ключа может быть использована при применении в качестве тиристора 2 не только обычных тиристоров, но и двухоперационных комбинированно выключаемых.

Использование предлагаемого устрой- ства обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: повышение амплитуды формируемых импульсов тока в нагрузке; повышение мощности формируемых импульсов тока в нагрузке; повышение надежности работы тиристорного ключа.

Экономический эффект от использования предлагаемого технического решения определяется: снижением массогабаритов. стоимости, упрощением, что обусловлено следующими обстоятельствами; для достижения прототипом такой же максимальной мощности как в заявленном решении требуется, например, дватиристорных ключа, работающих в параллель на одну нагрузку, а также снижением времени не работы ключа при устранении аварий, обусловленных срывом коммутации тиристора в результате нестабильного времени приложения отри- цатель ного напряжения.

Формула изобретения

1. Тиристорный ключ, содержащий ти- ристор, анод которого через последовательно соединенные диоды, включенные в обратном направлении и формирователь разнополярных импульсов, соединен с катодом, а клеммы источника питания через ти- ристор подключены к нагрузке, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения величины тока в нагрузке, введен дополнительный источник питания, электронагреватель диода, регулятор и термодатчик, причем электронагреватель диода соединен с вспомогательным источником питания через регулятор, вход управление которого подключен к термодатчику, который имеет тепловой контакт с диодом.

2. Тиристорный ключ по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что тиристор снабжен системой охлаждения.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в импульсных генераторах и формирователях импульсов, например для управления статическими преобразователями. Цель изобретения - возможность коммутации большей величины токатиристора ключа, повышение мощности формируемых импульсов в нагрузке, повышение надежности работы ключа. Поставленная цель достигается тем, что обеспечивается стабилизация температуры основного коммутирующего элемента - диода с временем восстановления большим, чем у тиристора ключа. Тиристорный ключ содержит: 1 тиристор (2), 1 диод (4), 1 основной источник питания (1). 1 вспомогательный источник питания (13), 1 формирователь разнополярных импульсов (6), 1 нагрузка (3), 1 электронагреватель диода (17) в виде резистора, 1 регулятор (16), 1 термодатчик (18) в виде терморезистора. 1 ил. Старт W fe СО д XJ ю СА) XI