ПРЕРЫВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1972 года по МПК H03K17/72 H03K17/74 

Изобретение относится к переключающей аппаратуре и преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования посто-ян-ного тока заданного нанряжения в постоянный ток более низкого напряжения.

Известные прерыватели ностояиного тока с цепью гашения, содержащей трансформатор, первичная о-бмотка которого соединена последовательно с силовым тиристором, подключаемым к положительному полюсу источника питания, а вторичная обмотка подключена к аноду коммутирующего тиристора, соедииенному через конденсатор с анодом силового тиристора, не обеспечивают устойчивой коммутации при переходны.х режимах нагрузки и имеют ограниченный диапазон регулирования частоты и среднего напряжения.

Для повышения устойчивости коммутации с расширением диапазона регулирования частоты и среднего напряжения на нагрузке описываемый прерыватель снабжен вспомогательным конденсатором, включенным между катодами тиристоров, а катод коммутирующего тиристора, подключаемый через цепь диод - элемент индуктивности к отрицательному полюсу источника Питания, связан также с анодом силового тиристора через последовательную цепь диод - дроссель.

анодом силового тиристора и с отрицательным полюсом источника осуществлена через две самостоятельные последовательные цепи диод - дроссель. В качестве эле.мента индуктивности, осуществляющего связь катода коммутирующего тиристора с отрицательным полюсом источника, использована первичная обмотка упомянутого трансформатора цепи гашения. Вспомогательный конденсатор и соедпненная с анодом силового тиристора цепь диод - дроссель включены последовательно.

На фиг. 1 изображена схема силовых пеней прерывателя постояиного тока; на фиг. 2 - прерыватель (один из вариантов исполпения).

В прерывателе (см. фиг. 1) к положительному полюсу источника ностоянного напряжения Е подключен силовой тиристор TI, параллельно которому через гасящие конденсаторы Ci и Сг включен коммутирующий тиристор Т.

Катод тиристора Т соединен с первичной обмоткой LI трансформатора Тр. Вторичная обмотка /-2 трансформатора через разделительный диод Д подключена к аноду тиристора TZ. Катод тиристора Га соединен с отрицательным полюсом источника питания цепочкой из последовательно соединенных диода Дг и дросселя Др1, а с анодом тиристора TI - при помощи цепочки кз последовательно соединенных диода Дз и дросселя Др2- Обмотка LI

диод Д4 и нагрузку Z,, соединена с отрицательным полюсом источника.

В одном из вариантов выполнения прерывателя (см. фиг. 2) первичная обмотка LI трансформатора Тр включена в цепь отрицательного полюса источника питания.

ЕСЛИ нагрузка носит индуктивный характер, то для создания контура возврата реактивной энергии нагрузки устанавливается обратный диод Дз. Для уменьшения величины зарядного тока через гасящие конденсаторы в цепи диод Да - дроссель Др1 возможно включение ограничивающего сопротивления R.

Рассматривается работа нрерывателя, начиная с момента, когда гасящие конденсаторы не заряжены.

При включении силового тиристора Г создается цепь для заряда -конденсатора Cz в полярности, указанной на фиг. 1 без скобок. Токи нагрузки, протекая через первичную обмотку LI трансформатора Тр, вызывает появление э. д. с. во вторичной обмотке L, а зарядный ток конденсатора С протекает по цепи; вторичная обмотка LS - диод Д - конденсатор Ci- тиристор TI- вторичная обмотка L. Этим током конденсатор Ci заряжается в полярности, указанной без скобок. Таким образом, конденсаторы Ci и Са заряжены так, что отрицательно заряженная пластина конденсатора Ci подключена к аноду тиристора 7i, а -положительно заряженная пластина конденсатора GZ - к-катоду тиристора Г|. Для прекращения импульса тока через нагрузку тиристор TI выключается. Отключение тиристора Т происходит, когда подается унравляющий импульс на включение тиристора Т, при этом к тиристору TI подключаются последовательно соединенные гасящие конденсаторы Ci и С.

Через тиристор TI протекает обратный ток восстановления, представляющий собой импульс тока разряда конденсаторов Ci и Cz по цепи: конденсатор Ci - тиристор Га-конденсатор Са - тиристор TI, и тиристор TI закрывается. Время восстановления унравляемости тиристора TI обеспечивается в течение времени разряда конденсаторов Ci и Са но цени: источник постоянного напряжеиия Е - конденсатор Ci - тиристор Га -конденсатор С2 - первичная обмотка Lj - диод Д4 - нагрузка Z,, через нагрузку. Помимо этого, имеются цепи разряда конденсаторов Ci и Са и их последующего перезаряда по цепям, не включающим нагрузку. После суммарного заряда конденсаторов Ci и Са до постоянного напряжения Е протекание тока через нагрузку ZH прекращается. Далее конденсатор С перезаряжается по цепям: источник постоянного напряжения Е - конденсатор Ci - тиристор Га - диод Да - дроссель Др1 - источник постоянного напрял ения Е и конденсатор С - тиристор Га - диод Дз - дроссель Дрг- конденсатор С в полярности напряжения, показанного в скобках (см. фиг. 1 и 2). Конденсатор Са перезаряжается но цепи: конденсатор Сг - вторичная обмотка La - диод Д1 - тиристор Га - конденсатор С также в полярности напряжения, показанного в скобках. После прекращения перезарядных процессов тиристор TZ также закрывается. Последующее включение тиристора TI создает цепи перезаряда коиденсаторов С, и Са в полярности, указанной без скобок, т. е. происходит подготовка схемы к следующему циклу выключения тиристора Г. Конденсатор

С| перезарял :ается по цепи: конденсатор С - тиристор Г - вторичная обмотка La - диод Д1 конденсатор С,; конденсатор Са - по цепи: конденсатор Са - диод Да - дроссель Др2 - тиристор Г - конденсатор Са. Кроме

этого, существует цепь дозаряда конденсатора Cs от источника питания: источник постоянного напряжения Е - тиристор Г,- конденсатор Са - диод Да - дроссель Др - источник постоянного напряжения Е. Паличне ценей перезаряда гасящих конденсаторов Ci и Са, минуя нагрузку, обеснечивает надежную коммутацию в широком дианазоне изменения нагрузки от холостого хода до ее номинального значения. Причем минимальная нродолжительность включения силового тиристора и описываемой схеме не определяется временем перезаряда гасящих конденсаторов через нагрузку. Это позволяет соответствуюн им выборо.м параметров элементов схемы коммутации

обеспечить необходимый нижний предел регулирования среднего напряжения при широком диапазоне изменение нагрузки и благодаря этому расширить диапазон регулирования среднего напряжения. Уменьшение минимальной длительности импульса напряжения на нагрузке позволяет также увеличить верхний предел изменения частоты работы прерывателя. Процессы коммутации в прерывателе (см.

фиг. 2) протекают аналогично описанным и не требуют дополнительных пояснений.

Диод Д4 установлен для того, чтобы предотвратить утечку заряда конденсатора Са по цепи: конденсатор Са - диод Да - дроссель

- нагрузка ZH - первичная обмотка LI - конденсатор Са.

Заряд конденсато-ра Ci в описываемых схемах в полярности, необходимой для последуюшего гашения силового тиристора TI, изменяется при изменении нагрузки благодаря действию трансформатора Тр. С увеличением нагрузки индуктированное напряжение, до которого заряжается конденсатор Ci, возрастает, увеличивая время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристора Г.

Предмет изобретения

1. Прерыватель постоянного тока с цепью гашения, содержащей трансформатор, первичная обмотка которого соединена последовательно с силовым тиристором, подключаемым к положительному полюсу источника питания, а вторичная обмотка подключена к аноду коммутирующего тиристора, соединенному через

конденсатор с анодом силового тиристора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости коммутации с расширением диапазона регулирования частоты и среднего напряжения на нагрузке, он снабжен всномогательным конденсатором, включенным между катодами тиристоров, а катод коммутирующего тиристора, нодключаемый через цець диод - элемент индуктивности к отрицательному полюсу источника питания, связан с анодом силового тиристора через последовательную цепь диод - дроссель.

2. Прерыватель по п. 1, отличающийся тем, что связь катода коммутируюо;его тиристора с анодом силового тиристора и с отрицательным полюсом источника осуществлена через две самостоятельные последовательные цепи диод - дроссель.

3.Прерыватель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве указанного элемента индуктивности использована первичная обмотка трансформатора цепи гашения.

4.Прерыватель, по п. 1, отличающийся тем, что указанный вспомогательный конденсатор и соединенная с анодом силового тиристора цепь диод - дроссель включены последовательно.

Приоритет по п. 2 исчислять с 24.11.1970 г. (заявка № 1407138/24-7), по п. 26.1.1970 г. 15 (заявка № 1398452/24-7).