Способ коммутации индуктивной нагрузки

(51)4 Н 03 К 17/5 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИ ВТОРСНОМУ С СТ и ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(46) 30.08.85. Бюл. Мф 32 (72) В.С.Васильев и А.Н.Абрамов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторски" институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.374(088.8),(54)(57) СПОСОБ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ с широтно-импульсной модуляцией, основанный на подключении нагрузки к раэнополярным питающим шинам при помощи полностью управляемых ключей, замыкании тока ЯО 1176448 А нагрузки через обратные диоды во время паузы между управляющими импульсами, ограничении скорости нарастания тока через полностью управляемыеключи при их отпирании и задержкенарастания напряжения на полностьюуправляемых ключах при их запирании,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности коммутации, ток нагрузки перед отпираниемочередного полностью управляемогоключа переводят из цепи соответству"ющего обратного диода в промежуточную коммутационную цепь с дополнительным источником питания и индуктивным выходным импедансом, а по закрывании обратного диода пропускаютчерез очередной полностью управляемый ключ, причем напряжение дополнительного источника питания выбираютравным полусумме Напряжений на питающих шинах.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания,построенных на силовых транзисторахили других пдлностью управляемых 5силовых приборах и работающих в режиме широтно-импульсной модуляции.Целью изобретения является повышение надежности коммутации за счетуменьшения коммутационных потерь,На фиг.1 изображена структурнаясхема устройства, реализующего предлагаемый способ на примере реверсивного каскада из двух последовательно соединенных полностью управляемых 15ключей 1 и 2, зашунтированных обратными диодами 3 и 4 и резисторнодиодно-емкостными цепями 5 и 6 с использованием промежуточной коммутационной цепи 7 и дополнительного источника 8 питания, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.Цепь 7 (фиг.1) состоит из ключа9 переменного тока и дросселя 10, источник 8 - из делителя напряжения 25на конденсаторах 11 и 12 и устройства 13 подзарядки, в качестве которого могут быть использованы две резисторно-стабилитронные цепи. Ключи1 и 2 включены последовательно между 30разнополярными питающими шинами14 и 15,ОбЩая точка ключей 1 и 2 образует выходной вывод 16, к которому подключается нагрузка и который черезцепь 7 соединен с выходом источника8, напряжение которого равно полусумме напряжений на шинах 14 и 15.Ключи 1,2 и 9 имеют управляющиевходы 17, 18 и 19 соответственно.При этом ключ 9 переменного тока может быть построен как на транзисторах, так и на тиристорах.Сущность способа заключается вследующем, 45Если выходной ток 1определенный током нагрузки, имеет направление, показанное на фиг. 1, то вовремя паузы, когда выключен ключ 1,ток 1 замыкается через обратный 50ВЬхдиод 4.Прежде чем включить ключ 1 и перевести ток с диода 4, сначала включают промежуточную коммутационнуюцепь 7, Ток через цепь 7 нарастает, 55а через диод 4 убывает (диаграммы2 и 3 на фиг.2). После закрываниядиода 4 подают напряжение на вход 17 (диаграмма 1 на фиг,2), и ток нагрузки переводят с промежуточнойкоммутационной цепи 7 на ключ 1(диаграммы 4 на фиг.2).Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом,Пусть ключ 1 закрыт и ток нагрузки замыкается через диод 4. К ключу 1 приложено полное напряжениемежду шинами 14 и 15, В момент времени о поступает сигнал на вход 19(диаграмма 7, фиг,2). Ключ 19 включается при нулевом токе, т.е, безкоммутационных потерь, и напряжениена ключе 9 падает (диаграмма 6,фиг,2), По мере нарастания тока через ключ 9 и дроссель .10 убываетток через диод 4. Ток (диаграммы 3,фиг.2) диода 4 убывает до нуля и меняет направление на йротивоположное. Происходит рассасывание заряда в диоде 4 и его закрывание,после чего напряжение на диоде 4увеличивается, напряжение (диаграмма 5, фиг,2) на ключе 1 уменьшается,а ток нагрузки обеспечивается только током (диаграмма 2, фиг,2) коммутационной цепи 7, После уменьшения напряжения на ключе 1 на вход17 поступает управляющий сигнал(диаграмма 1, фиг,2) и ключ 1 включается примерно в момент времениСуммарный ток ключа 1 и коммутационной цепи 7 несколько превышаетток нагрузки. Эта разница в токахидет на перезарядку емкостей в цепях 5 и 6. После полного включенияи насыщения ключа 1 избыточный токкоммутационной цепи 7 благодаря индуктивному характеру ее выходногоимпеданса уменьшается по линейномузакону и при уменьшении до нуляключ 9 закрывается, что соответствует моменту времени(диаграмма 2,фиг.2). Дальнейшее поддержание токанагрузки обеспечивается только ключом 1.В момент времени 1 поступаетсигнал на эапирание ключа 1, Происходит спад тока ключа 1 и нарастание напряжения на нем .(диаграмма 2,и 5, фиг.2). Устройство подготовлено к следующему циклу работы. Лналогичная картина наблюдается и припротивоположном направлении токанагрузки, когда в работе оказывается ключ 2 и диод 3.1176448 юг Составитель М.ЩедринТехред Ж.Кастелевич Корректор И.Эрдейи Редактор Т.Митейко писно д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная каз 5375/54 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, ираж твен брет -35,872 П ого комитета СС ний и открытий Раушская наб.,