Тиристорный переключатель постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H03K17/56 

(54) ТИРИСТОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к коммутирующим устройствам и может быть использовано к преобразовательной технике для коммутации электрических цепей постоянного тока. Известны устройства, осуществляющие коммута1шю тиристоров в цепях постоянного тока с помощью конденсатора. При такой коммутации запирание основного тиристора осуществляется с помощью пре ва ритёльно заряженного конденсатора, под ключаемого обратной полярностью к тиристору tl Недостаток указанных устройств - низ кое быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому является статический переключатель постоянного тока, управляемый импульсным сигналами. Устройство содержит силовой тиристор, коммутирующий конденсатор с зарядным резистором и дополнительный тиристор. После отпирания силового тиpjcTOpa включается ток нагрузки ji коммутируюший хонденсатор заряжается почт ДО напряжения питания. После отпирания дополнительного тиристора силовой тиристор запирается отрицательным напряжением коммутирующего конденсатора и ток в цепи нагрузки прерывается 2 . Основным недостатком этого устройства является ограниченное быстродействие вследствие большой постоянной времени заряда коммутирующего конденсатора через зарядный резистор. Вел1гчина зарядного резистора должна быть достаточно больщой, чтобы обеспечить запирание дополнительного тиристора. Вследствие этого недопустимо уменьшение величины зарядного резистора ниже определенного значения. Это увеличивает время заряда конденсатора и уменьщает допустимую частоту коммутации тока нагрузки. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный переключатель постоянного тока, содержащий первый и второй таристоры, катоды которых соединены с 3978 шиной отрицательного напряжения источника питания, анод первого тиристора соединен через нагрузку с шиной положителЬ кого напряжения источника питания и за рядным резистором, и коммутирующий конденсатор, который включен между анодами первого и второго тиристоров, введены оптроны и ключевые каскады, причем между зарядным резистором и анодом второго тиристора включен фототранзистор первого оптрона, светодиод которого соединен последовательно с первым ключевым каскадом и со светодиодом второго оптрона, управляющие электроды первого и второго тиристоров подключены соответственно к эмиттерам фототранзисторов второго и третьего оптронов, при этом к шине положительного напряжения источника питания подключены через первый, второй, третий и четвертый резисторы, соответственно, коллектор фототранзистора второго оптрона, анод светодиода первого оптрона, анод светодиода и коллектор фототран- зистора третьего оптрона, к шине управляющего сигнала подключены входы пер- вого и, через инвертор - второго ключево го каскадов, выходы которых соединены, соответственно, с катодами светодиодов второго и третьего оптронов, а переход база-эмиттер фототранзистора каждого оптрона зашунтирован соответствующим резистором. На чертеже представлена электрическая схема устройства. Схема содержит коммутирующий конденсатор 1, подключенный одним выводом к точке соединения анода первого тиристо ра 2 и нагрузки 3, .другим ВЬШОДОМ - К; точке соединения эмиттера фототранзистора оптрона 4 и второго тиристора 5. Коллектор фототранзистора первого оптрона4 через зарядный резистор б подключается к шине положительного напряжения источника 7 питания. Змиттер фототранзистора второго оптрона 8 соединен с управляю- щим электродом первого тиристора 2, а коллектор, через первый резистор 9 подключен к шине положительного напряжения источника 7 питания. Светодиоды оптро- нов 8 и 4 соединены последовательно и подключены катодом к первому ключевому каскаду 1О, который управляется широтно импульсным модулятором 11, а анодом через второй резистор 12 - к шине положительного напряжения источника 7 питания. Вход инвертора 13 соединен с широтно-импульсным модулятором 11, а выход - со вторым включевым каскадом 14. Ко второму ключевому каскаду под4соединен катод светодиода третьего оптрона 15, а анод светодиода подключен через третий резистор 16 к шине положительного напряжения источника 7 питания. Эмиттер транзистора оптрона 15 соединен с управляющим электродом второго тиристора 5, а коллектор через четвертый резистор 17 подключен к шине положительного напряжения источника 7 питания. Базы фототранзисторов оптронов 4, 8 и 15 соединены со своими эмиттерами через резисторы 18 - 20. Тиристорный переключатель работает следующим образом. Положительные импульсы с широгно- импульсного модулятора 11 подаются на вход первого ключевого каскада 10. После открывания первого ключевого каскада 10 открываются фототранзисторы оптронов 4 и 8, и отпирается первый тиристор 2. При этом напряжение источника 7 питания прикладывается к нагрузке 3, а коммутирующий конденсатор 1 заряжается через открытый фототранзистор оптрона 4, зарядный резистор 6 и открытый первый тиристор 2. После окончания положительного импульса широтно-импульсного модулятора закрьшаются фототранзисторы оптронов 4 и 8, а на выходе инвертора 13 формируется импульс управления вторым ключевым каскадом 14. Отпирается второй тиристор 5. При этом первый тиристор 2 запирается отрицательным напряжением коммутирующего конденсатора 1, и ток в цепи нагрузки 3 прерывается. Вследствие того, что фототранзистор оптрона 4 заперт, ток через второй ти ристор 5 становится меньше гока удерншния, и тиристор 5 запирается. Переключатель возвращается.в исходное состояние. Резисторы 9, 12 и 18 определяют работы оптрона 8, резисторы 16, 17 и 19 - оптрона 15, резистор 20 - оптрона 4. Предлагаемый тирис торный переключатель постоянного тока, по сравнению с известным устройством позволяет повышать частоту прерьгоания тока до 5 Гц. Это позволяет решить задачу создания пропорционального регулятора с использованием прогрессивного метода широтноимпульсной модуляции, питаемого от сети постоянного тока. Изобретение даст определенный совдально-научный .эффект, который проявится при проведении прикладных. ОКР и модернизации конструкций выпускаемых изделий.