Тиристорный ключ

)5 Н 03 К 17/725 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС тут по м тоуправ- ческий отехниания в вателях я стати"(71) Научно-исследовательский инстпередаче электроэнергии постоянком высокого напряжения(57) Изобретение относится к электрке и.предназначено для использоимпульсных генераторах и формироимпульсов, например для управлени преобразователями. Цель иэобревозможность коммутации большей ы тока тиристора ключа, повышение и формируемых импульсов в наовышение надежности работы клювленная цель достигается тем, что вается стабилизация температуры го коммутирующего элемента - диеменем восстановления большим, ристора ключа, Тиристорный ключ т: 1 тиристор (2), 1 диод (4), 1 основчник питания (1), 1 вспомогательчник питания (13), 1 формирователь лярных импульсов (6), 1 нагрузка (3), онагреватель диода (17) в виде ре регулятор (1 6), 1 термодатчик (1 8) рморезистора. 1 ил,Фф ческими тения - величин мощност грузке, и ча. Поста обеспечи основно ода с вр чем у ти содержи ной исто ный исто разнопо 1 электр зистора, в виде теИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных генераторах и формирователях для управления статическими преобразователями, устройств в электроприводе и т,п. Цель изобретения - повышение величины тока, повышение мощности импульсов в нагрузке, повышение надежности работы ключа,На чертеже представлена электрическая схема тиристорного ключа.К источнику питания 1 через тиристор 2 подключена нагрузка 3. Параллельно тиристору 2 подсоединены последовательно соединенные диод 4 (с временем восстановления большим чем у тиристора 2) и вторичная обмотка трансформатора 5 формирователя разнополярных импульсов б. К первичной обмотке трансформатора 5 подключен формирователь, состоящий из накопительного конденсатора 7, катушки индуктивности 8 и маломощного тиристора 9 с антипараллельно включенным диодом 10. Накопительный конденсатор 7 подключен через зарядный резистор 11 к источнику питания 12. К вспомогательному источнику 13 через контакты 14 реле 15 регулятора 16 .подключен резистор 17. подогрева диода 4, Термодатчик 18, выполненный, например, на основе терморезистора с отрицательным ТКС, соединен последовательно с обмоткой реле 15 через резистор 19 зашунтированный нормально замкнутыми контактами 20 реле 15.. К нормально-разомкнутым контактам 21 реле 1.5 подключен блок готовности 22. Термодатчик 18 и резистор 17 имеют тепловой контакт с диодом 4,Тиристор 2 может быть типа Т 4-.120, а диод 4-типа ВЛ. рВ качестве маломощного тиристора 9 можно использовать тири- стор типа КУ 202. Тиристорный ключ работает следующим образом,В исходном состоянии конденсатор 7 от источника питания 12 заряжен. От источника питания 13 через контакты 14 реле 15 происходит нагрев резистора 17, а через него диода 4. При достижении заданной температуры корпуса диода 4 происходит срабатывание реле 15 (за счет увеличения тока через терморезистор 18). При этом обесточивается резистор 17 за счет размыкания контактов 14 и на блок готовности 22 подается сигнал от замкнувшихся контактов 21. Через блок готовности на управляющий переход тиристора 2 подается импульс управления "старт". Тиристор 2 включается и через нагрузку 3 от источника питания 1 течет ток, Окончание импульса в нагрузке45 50 тельное увеличение времени приложения отрицательного напряжения ктиристору 2 в предложенной схеме всегда обеспечивается за счет поддержания в нагретом состоянии структуры диода 4 до температурыблизкой к предельной, и принудительного охлаждения тиристора 2,Следует указать, что при значительной частоте работы ключа частичный нагрев диода 4 будет обеспечиваться за счет прохождения через него тока и коммутационных процессов, Поэтому работа регулятора по поддержанию требуемой температуры может быть кратковременной, Точность поддержания температуры диода 4 обеспечивается резистором 19, который компенсиобеспечивается путем подачи на электрод управления тиристора 9 импульса "стоп".Процесс выключения тиристорэ 2 происходит следующим образом, Конденсатор 7 через катушку индуктивности 8 и включенный тиристор 9 перезаряжается (поскольку в данном контуре созданы условия для колебательного процесса), Полуволна тока на вторичной стороне трансформатора 5 про ходит через диод 4 и тиристор 2, обеспечивая накопление в базе диода 4 избыточных носителей заряда. При формировании второй полуволны колебательного процесса указанного контура в формирователе разно полярных импульсов через диод 10 на вторичной стороне трансформатора 5 проиСходит смена полярности напряжения, что приводит к переключению тока с тиристора на диод. При этом через диод 4 неко торое время протекает обратный ток (диоднаходится в проводящем состоянии) обусловленный рассасыванием накопленных носителей заряда. К тиристору 2 зэ этот промежуток времени прикладывается отрицательное напряжение обеспечивающее его выключение. При восстановлении запирающих свойств диода 4 к тиристору 2 прикладывается напряжение источника 1 и схема возвращается в исходное положение.30 При формировании последующих"старт" и "стоп" импульсов процессы в схеме повторяются аналогично выше описанному. Известно, что время прямого и обратного восстановления тиристора в ос новном зависит от прямого тока, предшествующего выключению, и температуры, Таким образом, чем больше время приложения отрицательного напряжения к тиристору 2, тем больший ток в импульсе, а 40 следовательно и мощность, могут быть обеспечены в нагрузке 3.Время приложения отрицательного напряжения зависит от различия частных свойств тиристора 2 и диода 4. Ко дополни1817237 Экономический эффект от использования предлагаемого технического решения определяется, снижением массогабаритов. стоимости, упрощением, что обусловлено следующими обстоятельствами: для достижения прототипом такой же максимальной мощности как в заявленном решении требуется, например, два тиристорных ключа, работающих в параллель на одну нагрузку, а также снижением времени не работы ключа при устранении аварий, обусловленных срывом коммутации тиристора в результате нестабильного времени приложения отрицательного напряжения,Ф Формула изобретения Составитель Б,МихайловТехред М.Моргентал Корректор А.Обручар Редактор Т.Козлова Заказ 1730 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/Б Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 рует разницу между током включения реле15 и током его отпускания, Т.е. при срабатывании реле 15 резистор 19 расшунтировызается контактами 20 и снижает ток черезобмотку реле 15 до уровня несколько ниже 5тока отпускания. Далее, по мере охлаждения диода 4, сопротивление терморезистора 18 увеличивается, ток через реле 15уменьшается и при величине равной токуотпускания реле переключается в исходное 10состояние.За счет температурной стабилизациидиода 4 обеспечивается стабилизация времени приложения отрицательного напряжения к тиристору 2, что значительно снижает 15вероятность срыва коммутации этого тиристора, и, в конечном итоге, повышает надежность работы ключа,Следует отметить, что при индуктивнойнагрузке 3 диод 4 следует использовать с 20лавинной характеристикой, что обеспечивает ограничение перенапряжения на диоде 4и тиристоре 2 в момент восстановления запирающих свойств диода 4.Предложенная схема ключа может быть 25использована при применении в качестветиристора 2 не только обычных тиристоров,но и двухоперационных комбинированновыключаемых,Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: повышениеамплитуды формируемых импульсов тока внагрузке; повышение мощности формируемых импульсов тока в нагрузке; повышение 35надежности работы тиристорного ключа. 1. Тиристорный ключ, содержащий тиристор, анод которого через последовательно соединенные диоды, включенные в обратном направлении и формирователь разнополярных импульсов, соединен с катодом, а клеммы источника питания через тиристор подключены к нагрузке, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения величины тока в нагрузке, введен дополнЮ- тельный источник питания, электронагрева- . тель диода, регулятор и термодатчик, причем электронагреватель диода соединен с вспомогательным источником питания через регулятор, вход управлени.; которого подключен к термодатчику, который имеет тепловой контакт с диодом.2, Тиристорный ключ по п,1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что тиристор снабжен системой охлаждения.