Управляемый тиристорный ключ

(51)5 Н 02 М 3/1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Электрические машины и электр дование тепловозов. /Под ред, Е, кель, М,: Транспорт, 1981, с. 142.Электрическая промышленность пресс-инФормация. 1986, вып. 18 с. 5. УПРАВЛЯЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в тиристорных преобразовательных устройствах широкого назначения. Цель иэобретения -повышение экономичности. Эффект обусловлен введением в узел принудительной коммутации дросселя 5 насыщения и диода 4. При включении силового тиристора 1 ток нагрузки протекает по конденсатору 3 и диоду 4, подготавливая конденсатор 3 к последующей коммутации. Через интервал времени, равный интервалу насыщения дросселя, ток нагрузки протекает через дроссель 5 насыщения, минуя конденсатор 3. Устройство позволяет в два раза снизить Я коммутационные потери, 2 ил,Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в тл)Исторных преобразовательных устройствах широкого назначения: автономных инверторах, прео)Оазователях частотьг и т и ГД 8 необходимо принуди-ельное Выклю ен 18 тиристоров,Известен тлристорный управляемый клОч, содержащий силовой тиристор и цепь па Оаллельнои комму гаци 1, э состав (Ото)ол входят транзисторный ключ и ГальваниЧеский источник запирсОщего ап;,зяжения, соединенные последовательно,Недостатком иэвесгного клОча являегся его низкая эконоь;ичнасть, обусловленная тем, что энергия гальваническо.о источника зэгИоаОщеГО нс)пряже)я, ас ходуемая на проведение ксМмутацил сила- ВОГО тиристо)а, должна ВОсполняться За счет энергии источника питанля, либо до- полнительнОГО истОчника,Наиболее близким го технической суцности и достигаемому эффекту к заявляемому является тиристорный управляемый ключ, содержащий силог)ой тиристор л цепь параллельной коммутации, в состав которой входит управляемый ключ, анодом присоедин 8 нный к аноду СИРОВОГ тиристора, л источник запираю;цего нагряжения, сО 8 диненные последовательно, причем, в качестве исОчни ка за Г ира ющеГО нап )яженил использован конденсатор, положительно зарЯ)кенная Обкладка котОроГО соедленс с катодом силового Гиристора.Недостатком известного тиристорного упоавляемого клОча является низкая экономичность, так как для обеспечения работоспособности ключа энергия, отданная конденсатором на осуществление комм . зции ВОсполняется В кЖдом такте модуля ЦИИ С ПОМОЩЬЮ СП 8 ЦИВЛЫЮГО Уст)ОЙСТВа независимого дозаряда (на схеме показаны Выводь и полярност:;) за счет энергии источника питания или дополнительнОГО источ" ника,ЦельО изобрете.Ия является повьшение экономичности управляемоГО ключа гутем организации дозаряда конденсатора за счет энергии, накопленной в индуктивности .а Груз ки.Эта цель достигается т 8 м, чтО в управляемый тиристорный ключ, содержащий силовой тиристор л цепь параллельной принудительной коммутации, в состав которой входят управляемый клк)ч, анОд котороГО присоединен к аноду силового тиристора и конденсатор, положительно заряж 8 нная обкладка которого присоединена к катоду СИПОВО о тлрист) а, соединенны 8 последо" вательно, Введень дооссель насыщения иУгравляемый тиристорный ключ работает следующим образом.В момент времени Т 1 отпирается силовой тиристор 1 К нагрузке прикладывается НаПряжЕНИЕ Ои=Од-Ос, Гдв О 1 - НаПряжЕНИЕ источника питания; Ос - напряжение конденсатора,35 Ток нагрузки протекает по цепи тиристора 1 - конденсатор 3- диод 4, Кдросселю. 5 насыщения приложено напряжение Ос.Конденсатор 3 заряжается током нагрузки, 8 момент времени и, когда дроссель 5 насыщения насыщается, напряжение конденсатора 3 прикладывается к диоду 4 а запирающем направлении и Он закрывается, а ток нагрузки протекает по цепи тиристор 1 - дроссель 5 насыщения, На обкладках конденсатора 3 сохраняется наибольшее значение напряжения:ЩТ 2)=Осмакс.При необходимостл выкл;очить тиристор 1 в момент времени и управляемый ключ 2 включается. К тиристору 1 прикладывается напряжение конденсатора 3, тиристор 1 выклочается, а ток чагрузки протекает го коммутирующей цепл ключ 2 - конденсатор 3 и дросселю 5 насыщения, Для конденсатора 3 в этом интервале ток нагрузки яв)яется разрядным, напряженле на нем снижается и за интервал коммугации (к моменту времени тл) достигае. Значения;Ос,ф=Осиин 5 1 О 15 20 25 диод, причем дроссель насыщения одним выВодом соединВН с катодом силОВОГО тиристора и положительно заряженной обкладкой конденсатора, а другим - с катодом диода, анод соторого соединен с катодом управляемого ключа узла коммутации и Отрицательно заряженной обкладкой конденсатора узла коммутации,На фиг, 1 представлена, принципиальная электрическая схема управляемого тиристорного ключа, на фиг, 2 - диагоаммы его работы,Управляемый тиристорный ключ содержит силОВОЙ тиристор 1, упраВляемый клк)" 2, конденсатор 3, диод 4 и дроссель 5 насыщения, Анод управляемого ключа 2 соединен с анодом силового тиристора 1, Дроссель 5 насыщения одним выводом соединен с катодом силового тиристора 1, втоОым - с катодом диода 4., анод которого соединен с катодом управляемого ключа 2 узла коммутации, а конденсатор 3 положительно заряженной обкладкой соединен с катодом силового тиристора 1, а отрицательно заряженной - с катодом управляемого ключа 2 узла коммутации, 1697217Интервал коммутации должен быть достаточным для восстановления запирающих свойств тиристора 1,тктвс .В момент времени т 4 управляемый ключ 2 выключается. В интервале паузы ток нагрузки по элементам схемы не протекает, а по дросселю 5 насыщения ток размагничивания (цепь размагничивания не показана). Напряжение размагничивания должно быть достаточным для завеошения процесса размагничивания за наименьший интервал паузы:тразм1 пВ момент времени Ь снова включается силовой тиристор 1 и процессы в схеме повторяются,Экспериментальные исследования тиристорного управляемого ключа в составе преобразователя постоянного напряжения показывают, что по,сравнению с известным устройством и редлагаемый тиристорный управляемый ключ экономичнее.На коммутацию расходуется энергия, определяемая выоажениемЭ. = , (1) где Л О= 0,1 Осн - допустимые пульсации напряжения на конденсаторе;Осн - номинальное напряжение на конденсаторе;С - емкость конденсатора, выбирается из условия коммутации тиристора при максимальном токе нагрузки:1 гп Ск (р)где Ь - интервал коммутации.При индуктивном характере нагрузки за интервал модуляции изменением тока нагрузки можно пренебречь 1 в = сопи.Для установившегося режима Л О призаряде и разряде одинаковыЛОр = ЬОв5 тогда для обеспечения условия работоспо- собности т. е.10ЭВ известном ключе зта энергия сообщается конденсатору от источника питания, в предлагаемом - за счет энергии, накоплен ной в индуктивности нагрузки. Пренебрегаяпотерями энергии в целях заряда, можно считать, что экономичность тиристорного управляемого ключа повышается за счет исключения потерь на дозаряд конденсатора 20 на 1000(,.Формула изобретения Управляемый тиристорный ключ, содержащий силовой тиристор и цепь параллельной принудительной коммутации, в состав 25 которой входят управляемый ключ, анод которого присоединен к аноду силового тирИ- стора, и конденсатор, положительно заряженная обкладка которого присоединена к катоду силового тиристора, соединен ные последовательно, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения экономичности, введены дроссель насыщения и диод, причем дроссель насыщения одним выводом соединен с катодом силового тиристора 35 и положительно заряженной обкладкой конденсатора, а другим - с катодом диода, анод которого соединен с катодом управляемого ключа узла коммутации и отрицательно заряженной обкладкой конденсатора узла 40 коммутации.1697217Составитель Е. Мельникова едактор М. Бланар Техред М,МоргенталКорректор С, Шевк аказ 4313 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Рауаская наб.4/5зводственно-издательский комбина "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101