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

00

ю со

Использование: электротехника. Сущность изобретения: анод силового тиристора 1 соединен с первым выводом коммутирующего управляемого ключа 2 и первым выводом коммутирующего накопительного конденсатора 3, соединенного с цепью 4 независимого заряда, второй вывод коммутирующего накопительного конденсатора соединен с анодом диода 10 цепи размагничивания 8 и первым выводом стабилитрона 9, второй вывод которого сое динен с концом первичной обмотки 6 коммутирующего импульсного трансформатора 5, конец вторичной обмотки 7 которого соединен с началом первичной обмотки, вторым выводом коммутирующего управляемого ключа, катодом диода размагничивающей цепи и анодом диода 11, катод которого соединен с катодом силового тиристора и катодом диода.12, анод которого соединен с началом вторичной обмотки. 1 ил. w Ё

Ц-1

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

Целью изобретения является повышение надежности работы тиристорного управляемого ключа.

. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема тиристорного управляемого ключа.

Тиристорный управляемый ключ содержит силовой тиристор 1, анод и катод которого использованы в качестве силовых выводов тиристорного управляемого ключа, а анид соединен с первым выводом коммутирующего управляемого ключа 2 и положи- тельным выводом коммутирующего накопительного конденсатора 3, соединенного с цепью независимого заряда 4 коммутирующего накопительного конденсатора 3 и коммутирующий импульсный трансформатор 5, начало первичной обмотки 6 которого соединено с концом вторичной обмотки 7, вторым выводом коммутирующего управляемого ключа 2 и первым выводом цепи размагничивания 8, выполненной в виде стабилитрона 9 и диода 10, катод которого использован в качестве первого вывода цепи размагничивания 8, а анод соединен с первым выводом стабилитрона 9, второй вывод которого использован в качестве второго вывода цепи размагничивания 8, соединенного с концом первичной 6 обмотки коммутирующего импульсного трансформатора 5, начало вторичной обмотки которого соединено с анодом первого разделительного диода 11, анод второго разделительного диода 12 соединен с началом первичной обмотки 6 коммутирующего импульсного трансформатора 5, а отрицательный вывод коммутирующего накопительного конденсатора 3 соединен с первым выводом стабилитрона 9 цепи размагничивания 8.

Тиристорный управляемый ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии силовой тиристор 1 и коммутирующий управляемый ключ 2 выключены, коммутирующий накопительный конденсатор 3 заряжен до напряжения питания. В момент времени ti включается силовой тиристор 1 и по нему протекает ток нагрузки. При необходимости выключить силовой тиристор 1 в момент времени t2 включается коммутирующий управляемый ключ 2. Тогда коммутирующий накопительный конденсатор 3 разряжается по цепи: 3-2-6-10-3. К первичной обмотке 6 импульсного трансформатора 5 прикладывается напряжение

Ue U3 - Ug

На вторичной обмотке 7 импульсного трансформатора 5 индуцируется напряжение, которое через разделительный диод 11 прикладывается к силовому тиристору 1 в

запирающем направлении и выключает его. Ток нагрузки переходит на цепь: 2-7-11 - нагрузка (на чертеже не показана). Длительность интервала коммутации определяется временем восстановления запирающих

свойств силового тиристора 1 с учетом времени перевода тока на цепь коммутации и задается длительностью включенного состояния коммутирующего управляемого ключа 2

20

т,к хз - t2

За интервал коммутации коммутирующий накопительный конденсатор 3 током равным току нагрузки, поделенному на коэффициент трансформации коммутирующего импульсного трансформатора 5, разряжается почти до нуля. В момент времени ta коммутирующий управляемый ключ 2 выключается Напряжение на вторичной

обмотке 7 исчезает, импульсный трансформатор 5 размагничивается при напряжении размагничивания равном падению напряжения на стабилитроне 9, а ток нагрузки переходит на цепь: 3-10-11 - нагрузка. Коммутирующий накопительный конденсатор 3 заряжается током нагрузки до напряжения источника питания. Наибольшая крутизна роста напряжения определяется наибольшим током нагрузки и рассчитывается исходя из значения максимально возможного тока нагрузки в конкретном изделии. Расчетное значение крутизны роста напряжения не должно превышать допустимого значения крутизны нарастания напряжения

на анодах конкретно примененных полупроводниковых приборов. Величина емкости накопительного конденсатора 3 больше емкости конденсатора цепи защиты (в случае ее применения), поэтому применение

накопительного конденсатора 3 для защиты полупроводниковых приборов от эффекта du/dt заведомо обеспечивает соблюдение приведенного выше условия. То обстоятельство, что коммутирующий накопительный

конденсатор, подсоединенный через диоды параллельно силовому тиристору 1 и параллельно коммутирующему управляемому ключу 2, проявляет защитные свойства от

перенапряжений и эффекта du/dt по отношению к обоим полупроводниковым приборам, исключает необходимость применять специальные защитные цепочки, т.е. упрощает конструкцию тиристорного управляв- мого ключа, улучшает его стоимостные, массогабаритные показатели, а также повышает экономичность, т.к. применение специальныхзащитных цепочек сопровождается потерями энергии в их эле- ментах. В момент времени t напряжение на коммутирующем конденсаторе 3 достигает значения напряжения источника питания. Энергия перенапряжений поглощается коммутирующим накопительным конденса- тором. В момент времени ts силовой тиристор 1 снова включается и далее все процессы в схеме повторяются.

Так как срок службы полупроводниковых приборов зависит от условий эксплуата- ции, то снижение амплитуды перенапряжений на аноде способствует увеличению срока службы, а ограничение скорости нарастания анодного напряжения предотвращает самопроизвольное включение тиристора, т.е. возникновение аварийного режима, что в конечном счете свидетельствует об увеличении надежности тиристорного управляемого ключа.

Формулаизобретения

Тиристорный управляемый ключ, содержащий силовой тиристор, анод и катод которого использованы в качестве силовых

g к

0

0

5

выводов тиристорного управляемого ключа. а анод соединен с первым выводом коммутирующего управляемого ключа и положительным выводом коммутирующего накопительного конденсатора, соединенного с цепью независимого заряда коммутирующего накопительного конденсатора, и коммутирующий импульсный трансформатор, начало первичной обмотки которого соединено с концом вторичной обмотки, вторым выводом коммутирующего управляемого ключа и первым выводом цепи размагничивания, выполненной в виде стабилитрона и диода, катод которого использован в качестве первого вывода цепи размагничивания, а анод соединен с первым выводом стабилитрона, второй вывод которого использован в качестве второго вывода цепи размагничивания, соединенного с концом первичной обмотки коммутирующего импульсного трансформатора, начало вторичной обмотки которого соединено с анодом первого разделительного диода, катод которого соединен с катодом силового тиристора и катодом второго разделительного диода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, анод второго разделительного диода соединен с началом первичной обмотки коммутирующего импульсного трансформатора, а отрицательный вывод коммутирующего накопительного конденсатора соединен с первым выводом стабилитрона цепи размагничивания.