Тиристорный переключатель постоянного тока

Тиристорный переключатель постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТИРИСТОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА по авт.св. .№ 978344. отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет изменения направления тока в нагрузке, в него введены тиристорный мост, в диагональ которого включена нагрузка, к точке соединения катодов тиристоров моста подключен анод силового тиристора , к точке соединения анодов шина положительного напряжения ис. точника питания, к которой подключены идентичные цепи,состоящие из последовательно соединенных резисторов и фототранзисторов оптронов, эмиттеры которых соединены с управляющими электродами тиристоров тиристорного моста, и цепи, состояпще из последовательно соединенных резисторов , светодиодов оптронов, фототранзисторы которых соединены с управляющими электродами противопололсных плечей моста, третьего и четвертого ключевых каскадов, второго i и третьего инверторов, входы которых (Л связаны с выходами широтно-импульсного модулятора и входами элемента С ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом первого инвертора, а также RC-цепи, подключенные параллельно переходам управляющий электрод - катод всех тиристоров.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (10 (5ц H 03 К 17/56

4

ОПИСЛНИК ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГТИЙ (61) 978344 (21) 3541525/18-21 (22) 17.01.83 (46) 07,05.84, Бюл, №17 (72) JI,11. Иоффе А.А. РУдов и В. С. ФРолов (71) Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (53) 621.382 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 978344, кл. H 03 К 17/56, 1982 (прототип). (54)(57) ТИРИСТОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА по авт.св. ¹ 978344, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет изменения направления тока в нагрузке, в него введены тиристорный мост, в диагональ которого включена нагрузка, к точке соединения катодов тиристоров моста подключен анод силового тиристора, к точке соединения анодов— шина положительцого напряжения ис точника питания, к которой подключены идентичные цепи, состоящие из последовательно соединенных резис" торов и фототранзисторов оптронов, эмиттеры которых соединены с управляющими электродами тиристоров тиристорного моста, и цепи, состоящие из последовательно соединенных резисторов, светодиодов оптронов, фототранзисторы которых соединены с управляющими электродами противоположных плечей моста, третьего и четвертого ключевых каскадов, второго и третьего инверторов, входы которых связаны с выходами широтно-импульсного модулятора и входами элемента

ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом первого инвертора, а также RC-цепи, подключенные параллельно переходам управляющий электрод — катод всех тиристоров, 1091342

Изобретение относится к сильноточной переключающей аппаратуре и преобразовательной технике, По основному авт.св. Р 978344 описан тиристорный переключатель 5 постоянного тока, содержащий силовой и вспомогательный тиристоры, катоды которых соединены с шиной отрицательного напряжения источника питания, коммутирующий конденсатор, вклю- 10 ченный между анодами силового и вспомогательного тиристоров, оптроны, ключевые каскады, между первым резистором и анодом вспомогательного тиристора включен фототранзистор 15 первого оптрона, светодиод которого соединен последовательно со светодиодом второго оптрона и первым ключевым каскадом, управляющие электроды силового и вспомогательных тиристоров 20 подключены, соответственно, к эмиттеру фототранзистора второго и третьего оптронов, при этом к шине положительного напряжения источника питания подключены, соответственно, через 25 первый, второй, третий и четвертый резисторы коллектор фототранзистора первого оптрона, анод светодиода первого оптрона, анод светодиода и коллектор фототранзистора третьего оптрона, выходы первого и второго ключевых каскадов соединены с катода-. ми светодиодов второго и третьего оптронов, а входы между собой через первый инвертор, а переход 6аза35 эмиттер фототранзистора каждого оптрона зашунтирован соответствующим резистором I

Недостатком устройства является отсутствие возможности работы в ревер- сивных системах управления и регулирования.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения изменения направления тока

45 в нагрузке.

Указанная цель достигается тем, что в тиристорный переключатель постоянного тока введены тиристорный мост, в диагональ которого включена.

50 нагрузка, к точке соединения катодов подключен. анод силового тиристора, к точке соединения анодов — шина положительного напряжения источника питания, к которой пад ключены идентичные цепи, состояшие из последователь55 но соединенных резисторов и фототран,зисторов оптронов, эмиттеры которых соединены с управляющими электродами тиристоров тиристорного моста, и цепи, состоящие из последовательно соединенных резисторов, светодиодов оптронов, фототранзисторы которых соединены с управляющими электродами противоположных плечей моста, третьего и четвертого ключевых каскадов и второго и третьего инверторов, входы которых связаны с выходами широтноимпульсного модулятора и входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходом соединенного с входом первого инвертора, а также RC-цепи, подключенные параллельно переходам управляющий электродкатод всех тиристоров.

На чертеже приведена схема предлагаемого тиристорного переключателя постоянного тока.

Тиристорный переключатель постоянного тока содержит тиристоры 1 — 4 четырехплечего тиристорного моста, к одной диагонали которого подключена нагрузка 5, силовой и вспомогательньй тиристоры 6 и 7, анодами сое" диненные с выводами конденсатора 8 и через фототранзистор оптрона 9 и первый резистор 10 с шиной положительного напряжения источника питания 11.

Эмиттеры фототранзисторов оптронов

12-17 соединены с управляющими электродами соответственно тиристоров

6, 2, 1, 3, 4, 7, а коллекторы — через соогветствующие резисторы 18, 19, 20, 21,. 22, 23 подключены к шине положительного напряжения источника питания 11. Катоды тиристоров 6 и 7 соединены с шиной отрицательного напряжения источника питания 11. Светодиоды оптронов !4 и !6 соединень| последовательно и подключены катодом к третьему ключевому каскаду 24, входом подключенному к выходу второго инвертора 25, соединенного с первым входом широтно-импульсного модулятора

26, а анодом через резистор 27 к шине положитепьного напряжения источника питания 11, Светодиоды оптронов 13 и 15 соецинены последовательно и катодам через четвертый ключевой каскад

28 и третий инвертор 29 подключены к второму выходу широтно-импульсного модулятора 26, а анодом через резистор 30 к шине положительного напряжения источника питания 11. Свето,диоды оптронов 9 и 12 соединены последовательно и катодом через первый ключевой каскад 31, первый инвертор

32 подключены к выходу элемента

ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ 33, подключенного

1091342

Положительные импульсы с первого выхода широтно-импульсного модулятора 26 поступают через второй инвертор, 25 на вход третьего ключевого каскада

24 после открывания которого через

t ,светодиоды оптронов 14 и 16 протекает ток Открываются фототранзисторы Оп тронов 14 и 16 и сигналы управления поступают в цепи управляющих электродов тирнсторов 1 и 4 моста. На втором выходе широтно-импульсного модулятора

26 в этот момент напряжение отсутству30 ет, четвертый ключевой каскад 28 закрыт и сигналы управления на управляющих электродах тиристоров 2 и 3 моста отсутствуют, Сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧЖОЩЕЕ ИЛИ 33 поступает через первый инвертор 32 на вход первого ключевого каскада

31, после открывания которого через светодиоды оптронов 19 и 12 протекает ток, открываются фототранзисторы, 10 сигнал управления поступает в цепь управляющего электрода силового тиристора б, и коммутирующий конденсатор

8 заряжается через резистор 10, открытый фототранзистор оптрона 9 и открытый силовой тиристор б. Ток через нагрузку 5 протекает через тиристоры 1 и 4 моста и последовательно включенный силовой тиристор

6. При этом второй ключевой каскад

36 закрыт, ток через светодиод оптрона 17 не протекает, его фототранзистор закрыт, и напряжение на управляющем электроде вспомогатель- ного тиристора 7 отсутствует. Вследствие этого вспомогательный тиристор 55 закрыт, После окончания формирования положительного импульса на первом выходе широтно-импульсного модулятора

45 своими входами к выходам широтноимпульсного модулятора 26. Аноды ,светодиодов 9 и 17 через резисторы

34 и 35 подключены к шине положительного напряжения источника питания 5

11, Катод светодиода оптрона 17 через второй ключевой каскад 36 соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЭЗЩЕЕ

ИЛИ 33. Базы фототранэисторов оптронов 9, 12 — 17. соединены со своими 10 эмиттерами через резисторы 37 — 43, Управляющие электроды тиристоров

1 — 7 соединены с катодами через помехоподавляющие RC-цепи 44 — 49 соответственно, l5

Тиристорный переключатель работает следующим образом.

26 закрываются фотатранзисторы оптронов 14, 16, 12 и 9, а на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 формируется импульс управления вторым ключевым каскадом 36, через который протекает ток светодиода оптрона 17, поступающий в цепь управляющего электрода тиристора 7 через резистор 23 и открытый фототранзистор оптрона 17.

Этот сигнал отпирает вспомогательный тиристор 7. При этом силовой тиристор 6 запирается отрицательным напряжением коммутирующего конденсатора 8, при снятии анодного напряжения одновременно запираются тиристоры 1 и 4 моста и ток в цепи нагрузки 5 прерывается. Вследствие того, что фототранзистор оптрона 9 заперт, ток через вспомогательный тиристор 7 цосле разряда коммутирующего конденсатора 8 становится меньше тока удержания и тиристор 7 закрывается. Переключатель возвращается в исходное состояние, При работе в режиме реверса напряжение на первом выходе широтноимпульсного модулятора 26 отсутствует, положительные импульсы с второго вы,хода широтно-импульсного модулятора

26 поступают через третий инвертор

29 на вход четвертого ключевого каскада 28, через светодиоды оптронов

13 и 15 протекает ток, открываются фототранзисторы и сигналы управления поступают в цепи управляющих электродов тиристоров 2 и 3 моста, сигналы управления на управляющих электродах тиристоров и 4 моста отсутствуют, открываются фототранзисторы оптронов 9 и 12, Сигнал управления поступает в цепь управляющего электрода силового тиристора 6 и коммутирующий конденсатор Я заряжается через резистор 10, открытый фототранзистор оптрона 9 открытьDl силовой тиристор б. Ток через нагрузку 5 протекает в противоположном направлении через тиристоры 2 и 3 моста и силовой тиристор 6. При этом четвертый ключевой каскад 36 закрыт, фототранзистор оптрона 17 закрыт, напряжение на управляющем электроде вспомогательного тиристора 7 отсутствует, вспомогR тельный тиристор 7 закрыт, После окончания формирования положительного импульса на втором выходе широтно-импульсного модулятора 26 закрываются фототранзисторы оптронов

13, 15, 12 и 9, на выходе элемента

5 109.1 342 Ф

ВЙИИПИ Заказ 3100/54 7и аж 862 Попписное

П

Онлнал ППП ГПатент, г.Унгород, ул.Проектная, 4

ИСКЛЮЧАК61ЕЕ ИЛИ 33 формируется импульс управления вторым ключевым каскадом 36,открывается фототранзистор оптрона 17, открывается вспомогательный тиристор 7, силовой тиристор

6 запирается, одновременно с ним запираются тиристоры 2 и 3 моста и тОк в цери нагрузки 5 прерывается, По окончании разряда коммутирующего конденсатора 8 вспомогательный тиристор 7 закрывается и переключатель возвращается в исходное состояние.

Резисторы 10, 18 — 23, 37 — 43 определяют режим работы фототранзисторов оптронов 9, 12 — 17, резисторы 27, 30, 34 ° 35 светодиодов оптронов 9, l2 — 17, Помехоподавляющие КС-цепи

44 — 49 обеспечивают устойчивую работу переключателя при возникновении импульсных помех, устраняя возможностЪ появления сквозного тока через последовательно соединенные тиристоры

1, 2, 6 или 3, 4, 6, Предлагаемый тиристорный переключатель постоянного тока позволяет решить задачу создания реверсивного пропорционального регулятора с токами, потребляемыми нагрузкой от 10 А и выше, где из-за уменьшения КПД нецелесообразно применять силовые транзисторные ключи. Применение для этой цели мощных транзисторов вызывает существенный дополнительный расход мощности в базовых цепях транзисторов,