Тиристорный переключатель постоянного тока

(5)М. Кл, Н 03 К 17/56 Ркуднрстеенный коннтет СССР но Аелеи нзооретеннй н отнрытнйОпубликовано 30,11,82 Бюллетень44 1 Дата опубликования описания 30,11.82(72) Авторьз изобретенияЛ. Т. Поликарпов, Э, Б. Регпня, В. С, Фролов и, М- Биршов.1Государственное специальное конструкторское юротеплофизического приборостроения1Изобретение относится к коммутирую щим устройствам и может быть использовано к преобразовательной технике для коммутации электрических цепей постоянного тока.Известны устройства, осуществляющие 5 коммутацию тиристоров в цепях постоянного тока с помощью конденсатора, При такой коммутации эапирание основного тиристора осуществляется с помощью предварительно заряженного конденсатора, под 10 ключаемого обратной полярностью к тиристору 1.1 1Недостаток укаэанных устройств - низкое быстродействие.15Наиболее близким к предлагаемому является статический переключатель постоянного тока, управляемый импульсными сжналами. Устройство содержит силовой тиристор коммутирующий конденсатор с зарядным резистором и дополнительный тиристор. После отпирания силового тиристора включается ток нагрузки и коммутирующий хойденсатор заряжается почти 2до напряжения питания. После отпирания дополнительного тиристора силовой тиристор запирается отрицательным напряхсением коммутирующего конденсатора и ток в цепи нагрузки прерывается1,Основным 1 едостатком этого устройства является ограниченное быстродейст- вие вследствие большой постоянной времени заряда коммутирующего конденсатора через зарядный резистор. Величина зарядного резистора должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить запирание дополнительного тиристора, Вследствие этого недопустимо уменьшение величины зарядного резистора ниже определенного значения. Это увеличивает время заряда конденсатора и уменьшает допустимую частоту коммутации тока нагрузки.Пель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный переключатель постоянного тока, содержащий первый и второй тиристоры, катоды которых соединены с3 97834 шиной отрицательногонапряжения источника питания, анод первого тиристора соединен через нагрузку с шиной положитель. ного напряжения источника питания и зарядным резистором, и коммутирующий конденсатор, который включен между анодами первого и второго тиристоров, введены оптроны и ключевые каскады, причем между зарядным резистором и анодом второ-: го тиристора включен фототранзистор пер вого оптрона, светодиод которого соединен последовательно с первым ключевым каскадом и со светодиодом второго оптрона, управляющие электроды первого и второго тиристоров подключены соответственно к 15 эмиттерам фототранзисторов второго и третьего оптронов, при этом к шине положительного напряжения источника питания подключены через первый, второй, третий и четвертый резисторы, соответст 20 венно, коллектор фототранзистора второго оптрона, анод светодиода первого оптрона, анод светодиода и коллектор фототранзистора третьего оптрона, к шине управляющего сигнала подключены входы пер вого и, через инвертор - второго ключевого каскадов, выходы которых соединены, соответственно, с катодами светодиодов второго и третьего оптронов, а переход база-эмиттер фототранзистора каждого 50 оптрона зашунтирован соответствующим резистором.На чертеже представлена электрическая схема устройства.Схема содержит коммутирующий конденсатор 1, подключенный одним выводом к точке соединения анода первого тиристора 2 и нагрузки 3, другим выводом - к, точке соединения эмиттера фототранзистора оптрона 4 и второго тиристора 5. Коллектор фототранзистора первого оптрона 4 через зарядный резистор 6 подключается к шине положительного напряжения источника 7 питания. Эмиттер фототранзистора второго оптрона 8 соединен с управляющим электродом первого тиристора 2, а коллектор, через первый резистор 9 подключен к шине положительного напряжения источника 7 питания, Светодиоды оптронов 8 и 4 соединены последовательно и подключены катодом к первому ключевому каскаду 10, который управляется широтно- импульсным модулятором 11, а анодом через второй резистор 12 - к шине положительного напряжения источника 7 пита 55 ния, Вход инвертора 13 соединен с широтно-импульсным модулятором 11, а выход со вторым включевым каскадом 14. Ко второму ключевому каскаду подсоединен катод светодиода третьего оптрона 15, а анод светодиода подключен через третий резистор 16 к шине положительного напряжения источника 7 питания.Эмиттер транзистора оптрона 15 соединенс управляющим электродом второго тиристора 5, а коллектор через четвертый резистор 17 подключен к шине положительного напряжения источника 7 питания.Базы фототранзисторов оптронов 4, 8 и15 соединены со своими эмиттерами через резисторы 18 -20. Тиристорный переключатель работает следующим образом.Положительные импульсы с широтно- 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 закрываются фототранзисторы оптронов 4 и 8, а на выходе инвертора 13 формируется импульс управления вторым ключевым каскадом 14, Отпи. рается 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 тока удержания, и тиристор 5 запирается. Переключательвозвращается в исходное состояние, Резисторы 9, 12 и 18 определяют режим работы оптрона 8, резисторы 16, 17 и 19 - оптрона 15, резистор 20 - оптрона 4.Предлагаемый тиристорный переключатель постоянного тока, по сравнению с известным устройством позволяет повышать частоту прерывания тока до 5 Гц, Это позволяет решить задачу создания пропорционального регулятора с использованием прогрессивного метода широтно- импульсной модуляции, питаемого от сети постоянного тока.Изобретение даст определенный социально-научный эффект, который проявится при проведении прикладных ОКР и модернизации конструкций выпускаемых изделий.формула 5 9783изобретения Тиристорный переключатель постоянного тока, содержащий первый и второй тиристоры, катоды которых соединены с шиной отрицательного напряжения источника питания, анод первого тиристора соединен через нагрузку с шиной положительного напряжения источника питания и зарядным резистором, и коммутирующий коиденса-тор, который включен между анодами первого и второго тиристоров, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены оптроны и ключевые каскады, причем между эа рядным резистором и анодом второго тиристора включен фототранзистор первого оптрона, светодиод которого соединен последовательно с первым ключевым каскадом и со светодиодом второго оптрона, 20 а управляющие электроды первого и второго тиристоров подключены соответственно к эмиттерам фототранзисторов второго и третьего оптронов, при этом к шине 44 6положительного напряжения источника пи 4тания подключены соответственно черезпервый, второй, третий и четвертый резисторы коллектор фототранзистора второго оптрона, анод светодиода первогооптрона, анод светодиода и коллектор фототранзистора третьего оптрона, к шинеуправляющего сигнала подключены входыпервого и через инвертор - второго ключевого каскадов, выходы которых соединены соответственно с катодами светодиодов второго и третьего оптронов, апереход база-эмиттер фототранзистора 1каждого оптрона зашунтирован соответсзвуюшим резистором. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Дзюбин И. И. Тиристоры в алектрических схемах. МЭнергия, 1972,с,47, р,30 а,2. Кублановский М, С, Тиристорныеустройства. М., Энергия", 1978, с. 34,р. 16 а,