Тиристорный преобразователь с принудительной коммутацией

 

.: 8оою3н:- ф 5д и@т «она,4 ЬА

3 (i i) 550739 ьыз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 21.11.74 (21) 2076556/07 с присоединением заявки №

Государстеенный комитет

Совета Мииистрое СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 09.04,77 (53) УДК 621.314.57 (088.8) (72) Автор изобретения

Н. И. Пономаренко (71) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЪ|Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Преобразователь содержит силовой тиристор 1, коммутируемый трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, основной транзистор 5, автономный источник 6

5 коммутирующей ЭДС, цепь нагрузки 7, конденсатор 8, дополнительный транзистор 9, дополнительные обмотки 10 и 11 трансформатора 2, связанные с управляющим входом основного и дополнительного транзисторов

10 соответственно, диод 12, резистор 13, блок управления 14 и перемычку 15, шунтирующую конденсатор 8. Диод 12 и резистор 13 предназначены для надежного пуска преобразователя при работе его в автогенератор15 ном режиме. Конденсатор 8 необходим лишь в том случае, если требуется предельно повысить частоту работы преобразователя.

Преобразователь раоо гает следующим образом.

20 Предполо ким, что рабочая точка сердечника трансформатора находится на участке отрицательного насыщения в точке а (см, фиг. 3). Транзистор 5 включен в соответствии с диаграммой, показанной на фиг. 2, напря25 жение источника 6 прикладывается к первичной обмотке 3 трансформатора, а напряжение обмотки 10 поддерживает транзистор 5 в открытом состоянии в течение времени включения тиристора 1. При этом напряжение обЗО мотки 11 запирает трачзистор 9, а напряжеУстройство предназначено для преобразования электроэнергии и мо кет быть использовано для отключения нагрузки в цепях постоянного и переменного тока.

Известен тиристорный преобразователь с принудительной коммутацией, содежащий тиристор или группу тиристоров, трансформатор, вторичная обмотка которого включена последовательно с силовым тиристором, а первичная — последовательно с транзистором, а также источник коммутирующей ЭДС.

Такой преобразователь относительно сложен и имеет низкий КПД, что обусловлено эффектом накопления энергии в коммутируемых элементах.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его КПД. Это достигается в предлагаемом преобразователе за счет того, что napaëëåëüíî силовому тиристору и последовательно соединенной с ним цепи нагрузки подключен дополнительный транзистор, причем управляющие входы основного и дополнительного транзисторов связаны с соответствующими вспомогательными обмотками трансформатора.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 — диаграмма работы ключевых элементов преобразователя; на фиг.3— характеристика перемагничивания сердечника коммутируемого трансформатора. (51) М Кл г H 02М 3/135

550739

10 (4) 15

35

50 (1) (2) К к Ог—

2SB (3) нпе вторичной обмотки 4 трансформатора направлено согласно с напряжением анодного источника питания. Рабочая точка перемещается по восходящей линии п через транзистор

5 протекает ток холостого хода. После включения тиристора 1 рабочая точка продолжает смещаться вверх, но через транзистор 5 начинает протекать ток, амплитуда которого меньше амплитуды анодного тока тиристора в п раз (п — коэффициент трансформации). К нагрузке прикладывается напряжение, равное сумме напряжений анодного .источника питания н вторичной оомотки трансфоматора, ве,личина которого в п раз меньше, чем напряжение источника коммутирующей ЭДС. По достижении в конце периода рабочей точкой точки б петля гистерезиса начинает запираться транзистор 5 и отпирается транзистор 9 и рабочая точка начинает перемещаться вниз.

После отпирания транзистора 9 и запирания транзистора 5 напряжение анодного источника питания (при наличии конденсатора 8— сумма напряжений анодного источника питания и конденсатора) прикладывается к вторичной обмотке трансформатора. Транзистор

9 шунтирует нагрузку 7 и тиристор 1. Тиристор выключается. В течение всего интервала коммутации через транзистор 9 практически протекает только ток холостого хода трансформатора, так как обмотки 3 и 10 отключены и трансформатор нагружен лишь мощностью, необходимой для поддержания в открытом состоянии транзистора 9, масса и габариты которого в связи с этим могут быть относительно небольшие.

По достижении рабочей точки в транзистор

9 начинает лавинообразно запираться, а транзистор 5 отпираться. Начинается следующий период работы.

Для нормальной работы преобразователя необходимо число витков вторичной обмотки выбирать так, чтобы при включении транзистора 9 трансформатор переключился за время 4 (см. фиг. 2), а число витков первичной обмотки — из условия, что трансформатор переключается в противоположное положение за время t», равное где U„— напряжение источника коммутирующей ЭДС, U, — напря кение анодного питания тиристора, T — период работы преобразователя, 4 — время выключения тиристора, величина которого должна быть больше времени запирания тиристоров, S — сеч ендрие сердечника тора, B, — индукция насыщения трансформатора.

При этом

Из выражения (4) следует, что амплитуда тока, протекающего через транзистор 5, в и раз меньше, чем амплитуда тока нагрузки, и уменьшается так же, как и в известном преобразователе с увеличением напряжения автономного источника коммутирующей ЭДС.

В то же время, как это следует из рассмотренного принципа работы преобразователя, коммутируемый трансформатор 2 перемагничивается по предельному гистерезисному циклу и работает без постоянной составляющей намагничивающей силы, что устраняет эффект накопления энергии, а следовательно, необходимость в элементах рассеивания накапливаемой энергии.

Формула изобретения

Тиристорный преобразователь с принудительной коммутацией, содержащий транзистор, силовой тиристор, коммутирующий конденсатор и трансформатор, первичная обмотка которого включена между коллектором упомянутого транзистора и одной из клемм для подключения источника питания, а вторичная — в анодную цепь силового тиристора, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его

КПД, параллельно цепи, состоящей из указанного тир истора и последовательно соединенной с ним цепи нагрузки, включена цепь, состоящая из дополнительного транзистора и указанного конденсатора, причем управляющие входы основного и дополнительного транзисторов связаны с соответствующими вспомогательными обмотками трансформатора.