Узел последовательной коммутации тиристора

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использова-, но в преобразователях с искусственной конденсаторной коммутацией тиристоров. Цель изобретения - упрощение и снижение массогабаритных показателей и увеличение частоты повторения циклов коммутации с одновременным исключением подготовительного этапа работы . Устройство содержит коммутирующий конденсатор 1, выполненный в виде кольцевой ленточной обмотки из двух электропроводящих пластин 2 и 3 с диэлектриком 4 между ними. Пластины 2 и 3 снабжены выводами 5, 6, 7 и 8. Пластина 2 соединена последовательно с тиристором 9, причем вьшод 7 этой пластины через тиристор 10 соединен с вьшодом 6 пластины 3, а вывод 5 соединен с выводом 1 для подключения источника питания 13 и через тиристор 11 с выводом 8 пластины 3. Включение тиристора 10 равносильно подключению в цепь тиристора 9 заряженного конденсатора. Коммутация тиристора 9 осуществляется попеременным включением тиристоров 10, 11. Во время коммутации перезарядка конденсатора происходит помимо источника питания, из которого .не поступает энергия в перезарядный контур. Это уменьшает раскачку напряжения на пластинах конденсатора, а также уменьщает напряжение на тиристорах. Цикл работы узла коммутации включает только рабочий этап и не имеет подготовительного этапа перед очередным включением тиристора 9. 3 ил. S сл ел ч со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„3457109 А1 ш 4 Н 02 M 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4101884/24-07 (22) 09.06,86 (46) 07.02.89. Бюл. и - 5 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В.В.Ивашин и С.В.Бердников (53) 621.314 ° 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 345601, кл. H 02 M 1/08, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 433625, кл. Н 02 M 1/08, 1974.

Забродин Ю.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров ° M.: Энергия, 1974, с. 128, рис. 1.9, (54) УЗЕЛ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИИ ТИРИСТОРА (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использова-, но в преобразователях с искусственной конденсаторной коммутацией тиристоров.

Цель изобретения — упрощенйе и снижение массогабаритных показателей и увеличение частоты повторения циклов коммутации с одновременным исключением подготовительного этапа работы. Устройство содержит коммутирующий конденсатор 1, выполненный в виде кольцевой ленточной обмотки из двух электропроводящих пластин 2 и

3 с диэлектриком 4 между ними. Пластины 2 и 3 снабжены выводами 5, 6, 7 и 8. Пластина 2 соединена последовательно с тиристором 9, причем вывод 7 этой пластины через тиристор 10 соединен с выводом 6 пластины 3, а вывод 5 соединен с выводом 1 для подключения источника питания

13 и через тиристор 11 с выводом 8 пластины 3. Включение тиристора 10 равносильно подключению в цепь тиристора 9 заряженного конденсатора.

Коммутация тиристора 9 осуществляЖ ется попеременным включением тиристоров 10, 11. Во время коммутации перезарядка конденсатора происходит помимо источника питания, из которого .не поступает энергия в перезарядный контур. Это уменьшает

"раскачку" напряжения на пластинах конденсатора, а также уменьшает на- р пряжение на тиристорах. Цикл работы узла коммутации включает только рабочий этап и не имеет подготовительного этапа перед очередным включением тиристора 9. 3 ил.

1457109

На фиг.2 дополнительно показаны источник 13 постоянного напряжения и нагрузка 14 (например, активно-ин< дуктивная), которые совместно с описываемым узлом коммутации образуют простейший прерыватель постоянного тока, на примере которого поясним принцип дейстВия узла коммутации.

На фиг.3 показана схема узла коммутации, в которой по сравнению со схемой узла на фиг ° 2 изменена точка подключения катода второго коммутирующего тиристора 11. Катод тиристора 11 подключен к входному выводу.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для искусственной конденсаторной коммутации тиристоров. 5

Цель изобретения — упрощение, снижение массогабаритных показателей устройства и повышение частоты повторения циклов коммутации с одновременным исключением подготовительно- 10

ro этапа работы.

На фиг ° 1 показано конструктивное выполнение обмотки-емкости;на фиг.2 и 3 — электрические схемы узла последовательной коммутации тиристо- 15 ра.

Обмотка-емкость (коммутирующий конденсатор) 1 по фиг.1 выполнена в виде кольцевой ленточной обмотки из двух электропроводящих пластин 20

2 и 3 с диэлектриком 4 между ними.

Концы электропрводящих пластин снабжены выводами 5-8.

Схема узла коммутации (фиг.2) содержит силовой тиристор 9, подключен- 25 ный катодом к выходному выводу, коммутирующий конденсатор, выполненный в виде обмотки-емкости 1 (пластины обмотки-емкости 2 и 3 показаны незакрученными в спираль). Первая пла- 30 стина 2 обмотки-емкости включена последовательно с силовым тиристором 9: началом (вывод) 5 к входному выводу, а концом (вывод) 7 — к аноду силового тиристора 9. Вывод 7 от конца первой пластины 2 соединен с выводом б от начала второй пластины

3 через первый коммутирующий тиристор 10. Вывод 8 от конца второй пластины соединен с общим выводом схе- 40 мы через второй коммутирующий тиристор 11. Шунтирующий диод 12 включен между выходным и общим выводами схемы.

Устройство работает следукицим образом, Рассмотрим принцип действия узла коммутации, показанного на фиг.2.

Допустим, обмотка-емкость 1 заряжена дс напряжения, превышающего напряжение источника 13 питания,- потенциал первой пластины 2 положителен относительно потенциала второй пластины 3. Включая тиристор 9, создаем связь источника 13 питания с на. грузкой 14 и по цепи источник питания 13 - пластина 2 — тиристор 9— нагру зка 14 — источник 13 питания протекает ток. В магнитном поле обмотки-емкости 1, создаваемом током нагрузки 14, протекающим по пластине 2., запасается некоторая энергия.

При необходимости отключить нагрузку 14. от источника 13 питания включают тиристор 10, Выводы от начал пластин обмотки-емкости 5 и 6 ока.зываются включенными последовательно с источником 13 питания в цепь силового тиристора 9. Напряжение на этих выводах (зажимах) эквивалентно напряжению конденсатора, поэтому включение тиристора 10 равносильно подключению в цепь силового тиристора заряженного конденсатора.

Поскольку напряжение на выводах

5 и 6 больше напряжения источника

13 питания, открывается диод 12 и к тиристору 9 прикладывается отрицательное напряжение, равное разности напряжения обмотки-емкости 1 и источника 13 питания. Тиристор 9 выключается. Ток нагрузки 14 замыкается по диоду 12. Ток пластины 2 замыкается через тиристор 10, перезаряжая обмотку-емкость, причем процесс перезаряда аналогичен процессам в последовательном колебательном контуре, поскольку в схему вкюиочены выводы от начала одной и конца другой пластины, и заканчивается при переходе тока через ноль. На— пряжение на обкладках обмотки-емкости сМеняет знак, потенциал второй пласгины 3 становится положительным по отношению к потенциалу первой пластины 2. Энергия, запасенная в электростатическом поле обмотки-емкости, оказывается равной энергии ее до коммутации плюс энергия магнитного поля, создаваемого током нагрузки, протекающим по первой

1457109 пластине 2 за вычетом тепловых потерь.

Вновь включают тиристор 9и соединяют нагрузку 14 с источником 13 пи5 тания. При необходимости отключения включают тиристор 11. Напряжение на выводах 7 и 8 обмотки-емкости также эквивалентно напряжению конденсатора и включение тиристора 11 равносильно подключению заряженного конденсатора к тиристору 9 через диод 12. Знак этого напряжения отрицателен по отношению к тиристору

9 и он выключается. Ток нагрузки 14 замыкается по диоду 12. Ток пластины .2 замыкается через тиристор 11 и источник 13 питания, перезаряжая обмотку-емкость.

При переходе тока через ноль (обмотка-емкость ведет себя как последовательный колебательный контур) тиристор 11 выключается. Обмотка-емкость оказывается заряженной в полярности, принятой в начале рассмотрения 25 принципа действия. Следующая коммутация осуществляется включением тиристора 10 и т.д. Первоначальный заряд обмотки-емкости 1 (перед началом работы узла, сразу после подключения источника 13 питания) осуществляется включением тиристора 11. При этом обмотка-емкость заряжается до напряжения, вдвое превышающего напряжение источника 13 питания (как в колебательном контуре) °

При переэаряде обмотки-емкости после включения тиристора 11, во время коммутации, ток перезаряда течет через источник 13 питания, совпадая с

40 направлением его ЭДС. Это значит, что обмотка-емкость приобретает дополнительную энергию от источника

ll tl

13 питания, что приводит к раскачке напряжения на пластинах. Уровень

45 этого напряжения стабилизируется, когда потери на тепло в контуре переэаряда сравняются с энергией, потребляемой от источника питания 13 и энергией, запасаемой в магнитном поле от

50 тока нагрузки. Схема узла коммутации по фиг.3 позволяет ослабить "раскачку" напряжения и уменьшить класс тиристоров коммутационного узла. Первоначально обмотка-емкость может быть заряжена любым из известных способов, например от дополнительного маломощного источника питания. Допустим, первая пластина 2 йолучила положительный потенциал, вторая пластина 3 — отрицательный. Коммутация силового тиристора 9 производится включенчем тиристора 10 и протекает так, как в устройстве по фиг.2, Обмотка-емкость перезаряжается и вторая пластина 3 приобретает положи- тельный потенциал. Следующая коммутация производится включением тиристора 11, при этом в цепь силового тиристора 9 подключаются выводы 7 и 8 обмотки-емкости (равносильно подключению заряженного конденсатора). Тиристор 9 выключается.

Далее происходят перезаряд обмоткиемкости через открытыи тиристор 11 и смена знака напряжения на пластинах.

Таким образом, коммутация силового тиристора 9 осуществляется попеременным включением тиристоров 10 и 11.

Перезаряд обмотки-емкости во время коммутации происходит помимо источника питания, из него не поступает энергия в перезарядный контур, эффект раскачки уменьшается, напряжение на тиристорах становится меньше.

Цикл работы обеих схем узла коммутации состоит из одного этапа — рабочего (собственно коммутации), и не имеет дополнительного этапа подготовки коммутирующего конденсатора к очередному выключению силового тиристора. формула изобретения

Узел последовательной коммутации тиристора, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки,силовой тиристор, подключенный катодом к выходному выводу, шунтирующий диод, подключенный катодом к выходному выводу, а анодом - к общему выводу, емкостный коммутирующий элемент и коммутирующие тиристоры, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, снижения массогабаритных показателей и увеличения частоты повторения циклов коммутации с одновременным исключением подготовительного этапа работы, емкостный коммутирующий элемент выполнен в виде обмотки-емкости, представляющей собой

1 кольцевую ленточную обмотку из двух электропроводящих пластин с диэлек1457

Составитель Т.Добровольскис

Редактор А.Ворович Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 7488/55 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ ;осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 триком между ними, причем первая пластина обмотки-емкости включена между входным выводом и анодом силового тиристора, первый коммутирующий тиристор подключен анодом к концу первой пластины, а катодом — к наГ 1

I !

I

1ОЯ 6 чалу второй пластины обмотки-емкости, второй коммутирующий тиристор подклкчен анодом к концу второй пластины, а катодом - к одному из выводов для подключения источника постоянного напряжения.