Тиристорный ключ постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H03K17/56 H05B41/30 

(54) ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, ц частности к устройства.м электропитания импульсных газоразрядных ламп твердотельных лазеров.

Известен тиристорный ключ постоянного тока, который содержит силовой тиристор с соединенным с «им последовательно зарядным дросселем и цепь искусственной конденсаторной коммутации, обеспечивающей запирание силового рабочего тиристора и сброс магнитной энергии в коммутирующий конденсатор, которая возвращается в источник питания и частично рассеивается в элементах ключа в виде тепла 1.

Недостаток этого ключа связан с перенапряжениями, которые возникают на элементах цепи коммутации и с потерям и энергии на ее элементах и снижают надежность и КПД тиристорного ключа.

Эти потери и перенапряжения особенно резко возрастают при увеличении тока нагрузки, так как энергия, запасаемая в коммутирующем дросселе, становится соизмеримой с энергией, выделяемой в нагрузке за период коммутации.

Наиболее близко к предлагаемому по технической сущности тиристорный ключ

ПОСТОЯННОГО тока, содержащий силовой рабочий тиристор и дроссель, соединенные последовательно с нагрузкой, а также узел принудительной. коммутации, выполненный в виде тиристорного моста, в одной диагонали которого включен конденсатор, а другая диагональ соединена между общей щиной цепи питания и точкой соединения силового тиристора с дросселем. Кроме того, для жест кого ограничения напряжения на конденсаторе параллельно обмотке дросселя через обратный диод включена первичная обмотка трансформатора, а вторичная обмотка через другой обратный диод включена параллельно источнику питания устройства- 2.

В этом устройстве максимальное напряжение на конденсаторе превышает напря5жение источника питания на величину, пропорциональную коэффициенту трансформации трансформатора. Так как коэффициент трансформации ограничен допустимым временем передачи магнитной энергии дросселя

0 в источник питания, то практически напряжение на конденсаторе может значительно превышать напряжение источника питания. Таким образом, в этом устройстве также не

устраняются возможные перенапряжения на конденсаторе.

Цель изобретения - повышение надежности и КПД устройства. Указанная цель достигается тем, что в тиристорном ключе постоянного тока, родержащем дроссель и силовой тиристор, соединена последовательно, трансформатор сброса энергии, первичная обмотка которого через обратный диод соединена с дросселем, а вторичная через другой обратный диод со входом тиристорного ключа, и узел принудительного запирания силового тиристора, выполненный в виде тиристорного моста, у которого в диагонали с разноименными выводами тиристоров включен конденсатор, другая диагональ моста включена между общей шиной питания и точкой соединения обратного диода и вывода первичной обмотки трансформатора, при этом другой вывод первичной обмотки соединен с обшей точкой соединения дросселя и силового тиристора.

На чертеже показана электрическая схема предлагаемого тиристорного ключа постоянного тока.

Устройство содержит силовой тиристор 1, с помош,ью которого нагрузка 2 подключается через дроссель 3 к источнику питания. Для искусственного запирания силового тиристора 1 служит тиристорный мост 4-7 и конденсатор 8. Для сброса избыточной энергии, запасаемой в дросселе 3 служит трансформатор 9, у которого первичная обмотка через обратный диод 10 соединена с дросселем 3, а вторичная через другой обратный диод 11 соединена со входом устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все т«ристоры и диоды закрыты, конденсатор 8 заряжен до напряжения питания с полярностью, указанной на чертеже (знаки без скобок). В первый такт работы устройства включается силовой тиристор 1, который подключает нагрузку 2 к источнику питанця с напряжением Е. Ток через нагрузку возрастает до установившегося значения, определяемого сопротивлением нагрузки. Через некоторое время включаются тиристоры 4 и 5 запирающего узла. Напряжение на конденсаторе через открывашиеся тиристоры 4 и 5 и первичную обмотку трансформатора 9 прикладьшают к тиристору 1.

Первичная обмотка трансформатора не препятствует протеканию рассматриваемого процесса поскольку при подаче на нее напряжения на вторичной обмотке образуется потенциал, открывающий диод 11. Трансформатор нагружается на малое сопротивление источника питания. В целом при пересчете к первичной обмотке оказывается, что. параметры трансформатора и величина ЭДС на первичной обмотке оказывают незначительное влияние на процесс запирания силового тиристора 1.

Поскольку к тиристору 1 прикладывается запирающее напряжение.то он закрывается. Конденсатор 8 разряжается до нуля и далее стремится перезарядиться до напряжения, определяемого напряжением источиика питания EIV После пщезаряда конденсатора до указанного напряжения магнитиая энергия дросселя продолжает перекачиваться через диоды 10 и И в источник питания.

Процесс перекачки заканчивается при уменьшении тока дросселя 3 до нуля.

Далее процессы в схеме повторяются с той лишь разницей, что вместо тиристоров 4 и 5 включаются тиристоры 6 и 7.

В данном устройстве диод 10 образует жесткую связь между конденсатором и источником питания. Такая связь исключает возможность превышения напряжения иа конденсаторе по сравнению с напряжением источника питания Е,

Таким образом, в предлагаемом ключе обеспечивает возможность ограничения напряжения на конденсаторе на уровне, не превышающем напряжение источника питания. Это приводит к снижению перенапряжений

на элементах схемы устройства и к повышению его КПД.

Формула изобретения

0 Тиристорный ключ постоянного тока, содержащий дроссель и силовой тиристор, соединенные последовательно, трансформатор сброса энергии, первичная обмотка которого через обратный диод соединена с дросселем, а вторичная обмотка - через другой обратный диод со входом тиристорного ключа и узел принудительного запирания силового тиристора, выполненный в виде тиристорного моста, у которого в диагонали с разноименными вьшодами тиристоров включен конденсатор, а один из выводов другой диагонали соединен с общей шиной питания тиристорного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, второй вывод другой диагонали тиристорного моста подключен к точке соединения соответствующего обратного диода и вывода первичной обмотки трансформатора, при этом другой вывод первичной обмотки соединен с общей точкой соединения дросселя и силового тиристора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Забродин Ю. С. Узлы принудительг 5 ной конденсаторной коммутации тиристоров. М., «Энергия, 1974, с. 12, рис. 1-9.