Прерыватель постоянного тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 06. 01. 81(21) 3231330/24-07 151 М Кд 3 с присоединением заявки М Н 03 К 17/56 Н 02 М 3/135 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 0709,82, Бюллетень Ко 33 53 УЙК 621.316. . 722 (088.8) Дата опубликования описания 070982(54) ПРЕРЫВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОК к о ка.тся тем, оедии кон- диаз вспоом ит подду и 0 ринципиальтоянного то Изобретение относится к преобразовтельной технике, а именно к преобразо вателям постоянного напряжения в постоянное, и может быть использовано в качестве регулирующего элемента и стабилизированных источниках питания, в электроприводах постоянногбтока и т.д.Известен преобразователь, содержащий основной тиристор, два вспомогательных тиристора, коммутирующие конденсатор и трансформатор 1).Однако использование коммутирующего трансФорматора ухудшает массогабаритные показатели и приводит к необходимости применения специальных мер для исключения перенапряжений на элементах контура коммутации.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является прерыватель постоянного тока, содержащий основной тиристор с обратным диодом, четыре вспомогательных тиристора и цепь из последовательно соединенных коммутирующих дросселя и конденсатора 2 3.Однако наличие двух послед льно соединенных основных тир приводит к увеличению потерь в моменты, когда прерыватель открыт. Цель изобретения - уменьще терь энергии в прерывателе то Поставленная цель достигае что цепь из последовательно с ненных коммутирующих дросселя денсатора включена во входную гональ выпрямительного моста и могательных тиристоров, а плюс минусом выходной диагонали мос ключен, соответственно, к като аноду основного тиристора. На чертеже приведена п ная схема прерывателя поска.Прерыватель постоянного тока содержит основной тиристор 1 с обратным диодом 2, мост из вспомогательных тиристоров 3-6, между точками соединения катода тиристора З.с анодомтиристора 4 и катода тиристора 5 санодом тиристора б включена последовательная цепь из коммутирующих дросселя 7 и конденсатора 8, а точкамисоединения катодов тиристоров 4 и б ии анодов тиристоров 3 и 5 мост подключен, соответственно, к катоду, ианоду основного тиристора 1,нагрузку 0 9.Прерыватель работает следующимобразом.Сначала включается пара вспомогательных тиристоров (например 4 и 5)и коммутирующая емкость 8 заряжается через тиристор 4, дроссель 7, тиристор 5 и нагрузку 9. Затем включается основной тиристор 1. Черезопределенное время включается паравспомогательных тиристоров 3 и б,происходит коммутация основного тиристора 1. Коммутирующая емкость 8при этом перезаряжается по цепи:дроссель 7, тиристор б, диод 2, ти=ристор 3. Затем снова включается тиристор 1, а коммутация его произво,цится уже включением пары тиристоров4 и 5. Следующий цикл, аналогичныйпервому, начинается включением основного тиристора 1.Рассмотрим отрезок времени,начиная от полного включения основного тиристора 1 до начала коммутации (Т 8,) и отрезок времени от начала до конца коммутации, т.е. до момента окончания процесса перезарядаемкости (Т).Для упрощения расчетов 25сделаем следующие допущения: на отрезке времени Тк ток через основные тиристоры постоянен и равеннеидеальность полупроводниковых ключей не влияет на переходныепроцессы 30в прерывателе; будем сравнивать потери энергии на основных тиристорахна отрезке времени Тки на вспомогательных тиристорах на отрезке времени Тк, считая, что остальные поте- з 5ри на элементах предлагаемой схемыи прототипа одинаковы.Исходя из этого А 8 к,;- 1 Ц ,где А 8 к- потери энергии на основном 40тиристоре;прямое напряжение на основном тиристоре.Аппроксимируя вольтамперную характеристику включенного тиристора 45 прямой линией, получаем1)к; - 1),В 1, Бп = сопзйй, = сопяотсюда50Аекл= 1 н("1 н) ТвмкАк "к кЙо 55где Ак - потери энергии на вспомогательном тиристоре.При резонансном перезаряде коммутирующЬй емкости601 к = 1 к з 1 п о 1где ж: .7/Т ТкА -ОР Лоий):3 1 пщЛЖ:оК ГО40 пЛй 3 К )ТкДля прототипа суммарные потери2 Авкл+ Ак. Для предлагаемой схемы А 1 = А + 2 А, Уменьшение потерьАвкА Ак- н(п Д 3 )ТЭКт- 40, ф.цд Зк,) т Подставив 1 н = 50 А; 1 к= 100 А;Бп = 1 В; К = 0,02 Ом, получимдА = 100 твкл 164 тк.Снижение потерь энергии имеет место при условии, если Тк )1,64 Ткпри соизмеримых величинах ТВи Ткрезко паДает устойчивость коммутации и увеличиваются коммутационныепотери, поэтому преобразователи обычно работают при Тк),10 Тк.Если Т к = 15 10 ьс, Тзд= 150 хх 10 6 с, то уменьшение потерь энергиидА = 12 ю 5 10дж.При частоте преобразования Г3 кГц уменьшение рассеиваемой мощности дР = ьА Е = 375 Вт.Таким образом, введение в схемумоста из вспомогательных тиристоров,с помощью которого осуществляетсяизменение полярности подключения-коммутирующей емкости к основномутиристору, позволяет исключить впредлагаемом устройстве один издвух основных тиристоров, что приводит к уменьшению потерь энергии .при преобразовании по сравнению спрототипом.Формула изобретенияПрерыватель постоянного тока, содержащий основной тиристор с обратным диодом, четыре вспомогательныхтиристора,и цепь последовательно соединенных коммутирующих дросселя иконденсатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшенияпотерь энергии, цепь из последовательно соединенных коммутирующихдросселя и конденсатора включена вовходную диагональ выпрямительногомоста из вспомогательных тиристоров,а плюсом и минусом выходной диагонали мост подключен, соответственно, ккатоду и аноду основного тиристора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 726636, кл. Н 02 М 3/135, 1980,2. Патент Японски Р 51-5686,клН 02 М 1/135, 1976..Юско ТехредЖ.Кастелевич Корректс ко 23/49 Тираж 959 ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 3035,. Модква, Ж,4 5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Редактор Заказ бб Подписноеого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д.