Статический ключ постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 

(54) СТАТИЧЕСКИЙ КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для коммутации сильньк токов и формирования мощных длительных им пульсов тока. Известей ключ постоянного тока, содержащий силовой и коммутирующий тиристоры, катоды которых подключены к отрицательной шине источника п тания, конденсатор, включенный межд анодами тиристоров, зарядный резистор, подключенный между анодом коммутирующего тиристора и положительн шиной источника питания, причем нагрузка -включена между анодом силово тиристора и положительной шиной источника питания 1. Недостаток ключа - потеря управляемости при случайном одновременно отпирании обоих тиристоров. Известен бесконтактный выключатель , содержащий силовой и коммутирующий тиристоры с блоком управлени ими, конденсатор, включенный между катодами тиристоров, цепь заряда ко денсатора и п-р-п-транзистор, эмиттер которого подключен к аноду коммутирующего тиристора, коллектор к аноду силового тиристора, а база., |К катоду силового тиристора. г Такой выключатель при одновременном в к лк1Че ни и обоих тиристоров станбБйТс я неуправляемым, кроме того, Kfifl егб 6ра§1н1ГтШТЁНЭ невысок и мощность крл мутируемого сигнала ограничена, допустим током транзистора, чтсг исключает возможность применения выключателя в сильноточньк цепях 2. Цель изобретения - повышение надежности, КПД и коммутируемой мощности. - . Для достижения поставленной цели 1„|-. ключе постоянного тока, ;бдержаТцШ си;гГоео1Рт рйс; в Т нагрузку,к6г 1утир юЩий тиристор, коммутирующий конденсатор и блок управления, Ёыходы которого подключены к управляющим электродам силового и коммутирующего тиристоров, одна обкладка коммутирующего конденсатора подключена к точке соединений первого токового вывода силового тиристора, и первого выводанагрузки, второй вырод которой . подключен .к первой клемме источника питания, к второй клемме которого подключены второй токовый вывод силового тиристора и второй токовый выво)з. коммутнру дщего тиристора, к первому токовому выводу которого подключена вторая обкладка.коммутирующего конленсатора, между первым токовым выводом к оммутир5пощего тиристора и первой клеммой источника питания включен элемент с N-обраэной вольт-амперной, характеристикой, например позистор.

На фиг. 1 и 2 представлен ключ, два варианта.В статическом ключе постоянного тока, содержащем силовой тиристор 1, нагрузку 2, коммутирующий тиристор 3, коммутируюгяий конденсатор 4 и блок 5 управления, выходы которого подключены к управляющим электродам силового и коммутирующего тиристоров, одна обкладка коммутирующего конденсатора 4 подключена к точке соединения первого токового вывода силового тиристора 1 и первого вывода нагрузки 2, Второй вывод нагрузки подключен к первой клемме источника 6 питания, к второй клемме 7 которого подключены , второй токовый вывод силового тиристора 1 и -второй токовый вывод коммутирующего тиристора 3, к первому токовому выводу которого подключена вторая обкладка коммутирующего конденсатора 4. Между токовым (первым) выводом коммутирующего тиристора 3 и первой клеммой источника 6 питания включен элемент 8 с N-образной вольт-амперной характеристикой, например поэистор.

Статический ключ постоянного тока

работает следующим образом.

В исходный момент тиристоры 1 и 3 заперты, С приходом с блока 5 управления сигнала, отпирающего силовой тиристор 1, начинает протекать ток через нагрузку 2, Одновременно протекает ток заряда конденсатора 4 через открытый тиристор 1 и элемент 8. Заряд конденсатора полярностью, указанной на чертеже, заканчивается через время, определяемое величиной емкости конденсатора 4 и сопротивлением элемента 8.

В дальнейшем открытый тиристор 1 пропускает ток через нагрузку 2, а цепь коммутации энергии не потребляет. Для запирания ключа с блока 5 управления поступает сигнал, отпирающий ксяимутирующий тиристор 3. Напряжение заряженного конденсатора 4 через открытый кол мутирующий тиристор 3 прикладывается к открытому силовому тиристору 1 полярностью, противоположной направлению его проводимости. Силовой тиристор 1 запирается этим напряжением.

Одновременно нагрузкой коммутирующего тиристора 3 является элемент 8, режим работы которого выбран таким, тобы напряжение, приложенное к нему момент включения коммутируюгцего Тиистора 3, было равным или большим напряжения переключения сопротивления (участок отрицательного диф(еренцяального сопротивления на вольтамперной характеристике N-типа). В результате нагрева током, протека щим-через элемент 8 и открытый комму тяруюиий тиристор 3, элемент 8 скачком переходит из состояния высокой проводимости в состояние низкой проводимости, что приводит к уменьшению тока через открытый коммутирующий тиристор 3 до величины, меньшей тока уде| жания, при этом коммутируниаий тиристор 3 запирается. По окончании описанного процесса тиристоры 1 и 3 находятся в запертом состоянии, и ключ не -потребляет энергии от источника питания.

Применение в статическом ключе постоянндго тока зарядного элемента в виде элемента с N-образной вольтамперной характе|зистикой позволяет обеспечить восстановление управляемости ключа при случайном одновременном отпирании обоих тиристоров,увеличить коммутируемую мощность, которая ограничивалась тразистором, иповысить КПД, так как после запирания силового тиристора ключ не потребляе энергии от источника питания.

Формула изобретения

Статический ключ постоянного тока, содержащий силовой тиристор, нагрузку, коммутирующий тиристор, коммутирующий конденсатор и блок управления, выходы которого подключены к управляющим электродам- силового и коммутирующего тиристоров, одна обкладка коммутирующего конденсатора подключена к точке соединения первого токового вывода силового тиристора и первого вывода нагрузки, второй вывод которой подключен к первой клемме источника питания, к второй клемме которого подключены второй токовый вывод силового тиристора и второй токовый вывод коммутирующего тиристора, к первому токовому выводу которого подключена вторая обкладка коммутирующего конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, КПД и коммутируемой мощности, между первым токовым выводом коммутирующего тиристора и первой клеммой источника питания включён элемент с N-образной вольт-амперной характеристикой, например позистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

538489, кл. Н 03 К 17/56, 24.07.72