CS254062B1 - Switch connection with switchable power switching element - Google Patents
Switch connection with switchable power switching element Download PDFInfo
- Publication number
- CS254062B1 CS254062B1 CS853582A CS358285A CS254062B1 CS 254062 B1 CS254062 B1 CS 254062B1 CS 853582 A CS853582 A CS 853582A CS 358285 A CS358285 A CS 358285A CS 254062 B1 CS254062 B1 CS 254062B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- diode
- cathode
- anode
- capacitor
- relief
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Seáení se týká zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem, jehož první elektroda je připojena na zápornou svorku zdroje stejnosměrného napětí a jehož druhá elektroda, které tvoří výstup spínače, je připojena na anodu nulové diody, jejíž katoda je připojena na kladnou svorku zdroje stejnosměrného napětí. Účelem zapojení je podstatně snížit výkonové ztráty, vznikající na vypínatelném výkonovém spínacím prvku při jeho vypínání a vyloučit ztráty vlastního odlehčovácího obvodu. Uvedeného účelu se dosáhne zejména využitím rezonančního děje při nabíjení kondenzá- torů, uspořádaných v odlehčovacím dvou- pólu spínače.The cutting refers to a switch connection with a switchable power switching element, the first electrode of which is connected to the negative terminal of the DC voltage source and whose second electrode, which forms the switch output, is connected to the anode of the diode whose cathode is connected to the positive terminal of the DC voltage source. The purpose of the circuitry is to substantially reduce the power losses occurring on the switchable power switching element when it is switched off and to avoid losses of its own relief circuit. This purpose is achieved, in particular, by utilizing a resonant process when charging the capacitors arranged in the two-pole switch releaser.
Description
Vynález se týká zapojení spínače s vypínatelnýra výkonovým spínacím prvkem, jehož první elektroda je připojena na zápornou svorku zdroje stejnosměrného napětí a jehož druhá elektroda, která tvoří výstup spínače, je připojena na anodu nulové diody, jejíž katoda je připojena na kladnou svorku zdroje stejnosměrného napětí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a switch having a switchable power switch element, the first electrode of which is connected to the negative terminal of a DC power supply, and the second electrode of the switch output is connected to the anode of a neutral diode.
Spínač s vypínatelnýra výkonovým spínacím prvkem slouží k pulsní regulaci elektrické energie ze zdroje stejnosměrného napětí do zátěže. Tento spínač je zapojen jako jednokvadrantový pulsní měnič, v němž vypínatelný výkonový spínací prvek, ošetřený odlehčovacím obvodem, omezujícím výkonové ztráty při vypínání, je zapojen směrem k záporné svorce zdroje stejnosměrného napětí a nulová dioda odlehčovacího obvodu je zapojena směrem ke kladné svorce zdroje stejnosměrného napětí.The switch with switchable power switch element is used for pulse regulation of electric power from the DC voltage source to the load. This switch is wired as a one-quadrant pulse converter, in which a trip circuit-breaker, treated with a surge circuit to reduce power losses at trip, is connected to the negative terminal of the DC power supply and a zero diode of the surge circuit is connected to the positive terminal of the DC power supply.
Při spínání a vypínání vypínatelného výkonového spínacího prvku, například bipolámího a unipolámího výkonového tranzistoru nebo vypínatelného tyristoru typu GTO, dochází k jeho výkonovému přetěžování, způsobeného tím, že během vypínací i spínací doby se na vypínatelném výkonovém spínacím prvku objevuje současně velké napětí i velký proud. U půleních měničů, zpracovávajících velká napětí, řádově stovek voltů, a velké proudy, řádově desítek až stovek ampérů, vyvstávají tedy nutně problémy s výkonovou ztrátou na vypínatelném výkonovém spínacím prvku, pracujícím při vysokých přepínacích kmitočtech v oblasti jednotek až desítek kilohertzů. Vypínátelný výkonový spínací prvek mívá obvykle vypínací dobu delší než spínací dobu a navíc bývá účelné z hlediska jeho spolehlivosti zajistit při vypnutí zánikWhen switching on and off a switchable power switching element, such as a bipolar and unipolar power transistor or a GTO type thyristor, it overloads due to the high voltage and the high current occurring on the switchable power switching element at the same time. Thus, in the case of high voltage halves of the order of hundreds of volts and large currents of the order of tens to hundreds of amperes, power loss problems occur on the switchable power switching element operating at high switching frequencies in the range of units up to tens of kilohertz. The switchable power switch usually has a switch-off time longer than the switch-on time, and it is also expedient to ensure that the switch-off
234 062 proudu, tekoucího vypínatelným výkonovým spínacím prvkem, dříve, než napětí na něm dosáhne příliš velké hodnoty. Potom pro některé aplikace postaěí opatřit vypínatelný výkonový spínací prvek odlehčovacím obvodem, omezujícím výkonovou ztrátu pouze při jeho vypínání. Tato snaha vedla ke konstrukci nejrůznějších odlehčovacích obvodů ztrátových, obsahujících kondenzátory, cívky, odpory, diody, případně i aktivní polovodičové prvky, ve kterých je energie kondenzátorů a cívek mařena ve zmíněných odporech. Jsou známy i bezeztrátové odlehčovací obvody, které však obsahují velký počet prvků a u kterých jsou aktivní i pasivní polovodičové prvky extrémně namáhány a konečně i doby, potřebné k navrácení odlehčovacího obvodu do výchozího stavu, bývají dlouhé. U některých odlehčovacích obvodů, obsahujících více kondenzátorů, bývají tyto kondenzátory připojeny k vypínatelnému výkonovému spínacímu prvku přes různý počet obvodových prvků,a tím mají zákonitě v sérii za sebou připojeny rozdílné parazitní indukčnost!, které nedovolují rovnoměrné rozdělení nabíjecích proudů těchto kondenzátorů.234 062 of the current flowing through the switchable power switching element before the voltage on it reaches too high a value. Then, for some applications, it is sufficient to provide a switchable power switching element with a relief circuit, limiting the power loss only when it is switched off. This effort led to the construction of various unloading circuits containing capacitors, coils, resistors, diodes, or even active semiconductor elements, in which the energy of capacitors and coils is wasted in the mentioned resistors. Loss-free relief circuits are also known, but they contain a large number of elements and in which both active and passive semiconductor elements are extremely stressed and, finally, the time required to return the relief circuit to its initial state is long. In some surge circuits containing multiple capacitors, these capacitors are connected to the switchable power switching element via a different number of circuit elements, and thus inevitably have different parasitic inductors 1 connected in series which do not allow a uniform distribution of the charging currents of these capacitors.
Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na druhou elektrodu vypínatelného výkonového spínacího prvku je připojen odlehčovací dvoupol svou první svorkou, který je svou druhou svorkou připojen na kladnou svorku zdroje stejnosměrného napětí.The above-mentioned drawbacks are eliminated with the circuit-breaker of the switchable power switch element according to the invention, characterized in that the second electrode of the switchable power switch element is connected to a relief double-pole by its first terminal which is connected to its positive terminal .
Další podstata vynálezu spočívá v tom, že odlehčovací dvoupol je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojena na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes cívku a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor na anodu první diody, jejíž katoda je připojena přes první kondenzátor na katodu druhé diody, jejíž anoda je připojena na spoj mezi cívkou a druhým kondenzátorem, přičemž anoda první diody tvoří první svorku odlehčovacího dvoupolu a katoda druhé diody tvoří druhou svorku odlehčovacího dvoupolu.Another object of the invention is that the relief double-pole comprises a first diode whose cathode is connected to the anode of a third diode, the cathode of which is connected via a coil and a second capacitor connected in series to the anode of the first diode whose cathode is connected through the first capacitor of the diode. a second diode cathode, the anode of which is connected to the junction between the coil and the second capacitor, wherein the anode of the first diode forms the first terminal of the relief bipolar and the cathode of the second diode forms the second terminal of the relief bipolar.
Ještě další podstata vynálezu spočívá v tom, že odlehčovací dvoupol je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojena na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes cívkuYet another object of the invention is that the relief bipolar is formed by a first diode whose cathode is connected to the anode of a third diode whose cathode is connected via a coil
- 3 — '54 062- 3 - '54 062
a.e ní V sérii zapojený druhý kondenzátor na anodu první diody, jejíž katoda je připojena přes první kondenzátor na katodu druhé diody, jejíž anoda je připojena na spoj mezi cívkou a druhým kondenzátorem a jejíž katoda je dále připojena přes odpor na katodu čtvrté diody, jejíž anoda je připojena na katodu třetí diody, přičemž anoda první diody tvoří první svorku odlehčovacího dvoupolu a katoda druhé diody tvoří druhou svorku odlehčovacího dvoupolu.The second capacitor is connected in series to the anode of the first diode, the cathode of which is connected through the first capacitor to the cathode of the second diode, the anode of which is connected to the connection between the coil and the second capacitor and whose cathode is further connected via the resistor to the cathode of the fourth diode. is connected to the cathode of the third diode, the anode of the first diode forming the first clamp of the relief bipolar and the cathode of the second diode forming the second clamp of the relief bipolar.
Ještě další podstata vynálezu pak spočívá v tom, že odlehčovací dvoupól je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojena přes cívku na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes druhý kondenzátor na anodu první diody, ke které je dále připojena anoda čtvrté diody, jejíž katoda je připojena přes odpor na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena na anodu druhé diody, jejíž katoda je připojena přes první kondenzátor na katodu první diody, přičemž anoda první diody tvoří první svorku odlehčovacího dvoupolu a katoda druhé diody tvoří druhou svorku odlehčovacího dvoupolu,Yet another object of the invention is that the relief bipolar consists of a first diode whose cathode is connected via a coil to an anode of a third diode, the cathode of which is connected via a second capacitor to an anode of a first diode, to which an anode of a fourth diode is connected. the cathode is connected through a resistor to the anode of the third diode, the cathode is connected to the anode of the second diode, the cathode is connected through the first capacitor to the cathode of the first diode, the anode of the first diode forms the first terminal
U řešení zapojení podle vynálezu je spínač s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem vybaven odlehčovacím dvoupólem, který je sám o sobě bezeztrátový a významně omezuje ztráty na vypínatelném výkonovém spínacím prvku při jeho vypínání. Výhodou rovněž je, že při vypínání vypínatelného výkonového spínacího prvku přestává proud zátěže téci tímto vypínatelným výkonovým spínacím prvkem a začíná protékat prvním kondenzátorem přes první diodu a druhým kondenzátorem přes druhou diodu do kladné svorky zdroje stejnosměrného napětí. První kondenzátor i druhý kondenzátor mají stejně velkou kapacitu a protože proud protéká přes odlehčovací dvoupól dvěma elektricky i prostorově shodnými paralelními cestami, vždy přes shodný počet prvků, které prakticky mají i stejnou parazitní indukčnost, je jeho rozdělení při průtoku prvním kondenzátorem a druhým kondenzátorem rovnoměrné. Za velkou výhodu lze rovněž považovat i skutečnost, že při vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku pracují vlastně první kondenzátor i druhý kondenzátor paralelně, tudíž je jejich efektivní kapacita dvojnásobná a naopak při sepnutíIn the wiring solution according to the invention, the switch with a switchable power switching element is equipped with a relieving double-pole which in itself is lossless and significantly reduces the losses on the switchable power switching element when it is switched off. It is also advantageous that when the switchable power switch element is switched off, the load current ceases to flow through the switchable power switch element and begins to flow through the first capacitor through the first diode and the second capacitor through the second diode to the positive terminal of the DC voltage source. The first capacitor and the second capacitor have the same capacitance and since the current flows through the two-pole unloading via two electrically and spatially identical parallel paths, always through the same number of elements which have practically the same parasitic inductance, its distribution is uniform. It is also a great advantage that the first capacitor and the second capacitor operate in parallel when switching off the switchable power switching element, so that their effective capacity is twice as high and vice versa when switching on
- 4 254 062 vypínáteIného výkonového spínacího prvku dochází k nabíjení těchto kondenzátorů sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem přes třetí diodu a cívku tak, že první kondenzátor i druhý kondenzátor jsou zapojeny v sérii a jejich výsledná kapacita je tedy poloviční oproti kapacitě každého jednotlivého kondenzátoru. Výsledkem je velmi výhodný poměr efektivní kapacity při vypnutí vůči efektivní kapacitě při sepnutí o velikosti čtyři ku jedné a tudíž je minimalizována amplituda sinusového rezonančního proudového půlkmitu při zachování krátké doby tohoto půlkmitu. Proto i přídavné proudové namáhání vypínat elného výkonového spínacího prvku tímto sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem je malé. Další, výhodou zapojení spínače podle vynálezu je případné použití čtvrté diody a odporu v odlehčovacím dvoupolu, které zajistí zmaření energie, nashromážděné v cívce vlivem zotavovacího proudu třetí diody při ukončení sinusového rezonančního proudového půlkmitu.4,254,062 of the switchable power switching element, these capacitors are charged by a sinusoidal resonant current half-frequency across the third diode and the coil so that the first capacitor and the second capacitor are connected in series and their resulting capacity is half that of each individual capacitor. The result is a very advantageous ratio of effective shut-off capacity to four-to-one effective capacitance, and thus the amplitude of the sinusoidal resonant current half-oscillation is minimized while maintaining the short time of this half-oscillation. Therefore, even the additional current stress to switch off the elec- tric power switching element by this sinusoidal resonant current half-frequency is small. A further advantage of connecting the switch according to the invention is the possible use of a fourth diode and a resistor in the relief bipolar to ensure that the energy accumulated in the coil is thwarted by the recovery diode of the third diode upon termination of the sine resonant current half-wave.
Tím je chráněna třetí dioda, ve které by jinak byla tato energie mařena. Vzhledem k tomu, že zotavovací proud třetí diody je však řádově menší, než amplituda sinusového rezonančního proudového půlkmitu, je i parazitní energie cívky, způsobená tímto proudem, tak malá, že přítomnost odporu nenarušuje princip bezeztrátovosti odlehčovacího dvoupolu.This protects the third diode in which this energy would otherwise be wasted. However, since the recovery current of the third diode is of the order of magnitude less than the amplitude of the sinusoidal resonant current half-oscillation, the coil's parasitic energy caused by this current is so small that the presence of resistance does not violate the lossless bipolar lossless principle.
Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem v zapojení podle vynálezu, přičemž na obr. 1 je znázorněno celkové zapojení spínače, obr. 2 ukazuje základní variantu zapojení odlehčovacího dvoupolu, obr. 3 znázorňuje upravenou variantu zapojení odlehčovacího dvoupolu a obr. 4 představuje jinou možnou upravenou variantu zapojení odlehčovacího dvoupolu.In the accompanying drawings, exemplary embodiments of a switch with a switchable power switching element in connection according to the invention are shown, FIG. 1 shows the overall connection of the switch, FIG. 2 shows the basic variant of the relief bipolar connection; 4 represents another possible modified variant of the connection of the relief double-pole.
Spínač v zapojení podle vynálezu je tvořen vypínatelným výkonovým spínacím prvkem 17. jehož první elektroda 18 je připojena na zápornou svorku 14 zdroje 12 stejnosměrného napětí Ug. Tento vypínatelný výkonový spínací prvek 17 může být představován například alespoň jedním bipolárním tranzistorem typu NPN, jak je vyznačeno na obr. 1 nebo jím mohou být jakékoliv jiné výkonové spínací prvky, vypínané řídicím signálem, jako napři- 5 254 D62 klad bipolární tranzistory typu PNP, unipolámí tranzistory, jejich paralelní řazení nebo jejich kombinace v Darlingtonově zapojení, vypínátelné tyristory typu GTO, popřípadě i mechanické kontaktní spínače a podobně. Druhá elektroda 19 vypínatelného výkonového spínacího prvku 17. která současně představuje výstup 15 spínače, je připojena na anodu nulové diody £6, která je pak svou katodou připojena na kladnou svorku 13 zdroje 12 stejnosměrného napětí Ug. Jak je dále patrno podle obr. 1, je na druhou elektrodu 19 vypínatelného výkonového spínacího prvku 17 připojen svou první svorkou £ odlehčovací dvoupól £, který je svou druhou svorkou 2 připojen na kladnou svorku 13 zdroje 12 stejnosměrného napětí υβ, V základní variantě zapojení odlehčovacího dvoupólu £, znázorněné na obr. 2, je tento odlehčovací dvoupól 2 tvořen první diodou 4, která je svou katodou připojena na anodu třetí diody 8. Třetí dioda 8 je svou katodou připojena přes cívku 9. a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor 6 na anodu první diody 4, která je svou katodou připojena přes první kondenzátor £ na katodu druhé diody 7.The switch in the circuit according to the invention is formed by a switchable power switching element 17, the first electrode 18 of which is connected to the negative terminal 14 of the DC voltage source 12. This switchable power switch element 17 may be represented, for example, by at least one NPN-type bipolar transistor as shown in FIG. 1, or may be any other power switch-off elements controlled by a control signal, such as bipolar PNP bipolar transistors. unipolar transistors, their parallel shifting or their combinations in Darlington connection, switchable thyristors of GTO type, possibly also mechanical contact switches and the like. The second electrode 19 of the switchable power switching element 17, which at the same time represents the switch output 15, is connected to the anode of the neutral diode 66, which is then cathoded to the positive terminal 13 of the DC voltage source 12. As further shown in FIG. 1, a second electrode 19 of the switchable power switching element 17 is connected to its first terminal £ relieve two-pole £ which is by its second terminal 2 connected to the positive terminal 13 of source 12 is a DC voltage υ β, In the basic variant involvement The relief bipolar 6 shown in FIG. 2 is formed by the first diode 4, which is connected to the anode of the third diode 8 by its cathode. The third diode 8 is connected to the anode through a coil 9 and a second capacitor 6 connected in series. on the anode of the first diode 4, which is connected by its cathode via the first capacitor 6 to the cathode of the second diode 7.
Druhá dioda 7 je pak svou anodou připojena na spoj mezi cívkou 9 a druhým kondenzátořem 6. U této základní varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu £ představuje anoda první diody 4 první svorku £ odlehčovacího dvoupólu £ a katoda druhé diody 7 druhou svorku £ odlehčovacího dvoupólu £.The second diode 7 is then connected by an anode to the connection between the coil 9 and the second capacitor 6. In this basic variant of the unipolar bipolar connection 4, the anode of the first diode 4 represents the first unipolar bipolar terminal 6 and the cathode of the second diode 7.
U upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu £, znázorněné na obr. 3» je tento odlehčovací dvoupol £ tvořen první diodou 4, která je svou katodou připojena na anodu třetí diody 8. Třetí dioda 8 je svou katodou připojena přes cívku £ a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor 6 na anodu první diody 4, která je svou katodou rovněž připojena přes první kondenzátor 5 na katodu druhé diody 7. Druhá dioda 7 je připojena svou anodou na spoj mezi cívkou 9. a druhým kondenzátorem 6, přičemž svou katodou je rovněž připojena přes odpor 11 na katodu čtvrté diody £0. Čtvrtá dioda 10 je pak svou anodou připojena na katodu třetí diody 8, Stejně jako u základní varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu £ představuje i zde anoda první diody 4 první svorku £ odlehčovacího dvoupólu £ a katoda druhé diody 7 druhou svorku 2 odlehčovacího dvoupólu £.In the modified version of the relief bipolar 6 shown in FIG. 3, the relief bipolar 6 is formed by a first diode 4, which is connected to the anode of the third diode 8 by its cathode. a second capacitor 6 on the anode of the first diode 4, which is also connected via its cathode via a first capacitor 5 to the cathode of the second diode 7. The second diode 7 is connected by its anode to the junction between the coil 9 and the second capacitor 6; a resistor 11 at the cathode of the fourth diode 60. The fourth diode 10 is then connected to the cathode of the third diode 8 by its anode. As in the basic variant of the unipolar bipolar connection, the anode of the first diode 4 represents the first unipolar bipolar terminal 6 and the cathode of the second diode 7.
254 062254 062
U jiné možné upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu 2» která je vyznačena na obr· 4, je tento odlehčovací dvoupol 2 tvořen první diodou 4, která je svou katodou připojena přes cívku 2 na anodu třetí diody 8. Třetí dioda 8 je připojena svou katodou přes druhý kondenzátor 6 na anodu první diody 4, ke které je současné připojena i anoda čtvrté diody 10. Čtvrtá dioda 10 je svou katodou připojena přes odpor 11 na anodu třetí diody 8, která je svou katodou připojena na anodu druhé diody 2· Druhá dioda 7 je pak svou katodou připojena přes první kondenzátor 5 na katodu první diody 4. Obdobné jako u předchozích variant vytvoření zapojení odlehčovacího dvoupólu 2 představuje rovnéž zde anoda první diody 4 první svorku 1_ odlehčovaoího dvoupólu 2 a katoda druhé diody 7 druhou svorku 2 odlehčovacího dvoupólu 2· ·In another possible modified variant of the connection of the relief bipolar 2 shown in FIG. 4, the relief bipolar 2 is formed by a first diode 4, which is connected by cathode via a coil 2 to the anode of a third diode 8. the second capacitor 6 on the anode of the first diode 4, to which the anode of the fourth diode 10 is also connected. The fourth diode 10 is connected via its cathode via a resistor 11 to the anode of the third diode 8 which is connected to the anode of the second diode 2. then its cathode connected through the first capacitor 5 to the cathode of the first diode 4. Similarly as in the previous options of creating two-pole wiring relief 2 is also here the anode of the first diode 4 of the first terminal 1_ odlehčovaoího two-pole 2 and the cathode of the second diode 7 of the second terminal 2 of the two-pin endurance 2 · ·
Princip činnosti spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem 17 v zapojení podle vynálezu je následující.The principle of operation of a switch with a switchable power switching element 17 in the circuit according to the invention is as follows.
Předpokládá se, že v zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem 17 je užit odlehčovací dvoupol 2 v základní varianté zapojení, vyznačené na obr. 2. Dále se předpokládá, že zdroj 12 stejnosměrného napětí Ug má schopnost energii v sobě též akumulovat a že zátěž spínače máTdporově induktivní charakter z případným v sérii zapojeným zdrojem proměnného napětí.It is assumed that in the circuit of the switch with the switchable power switching element 17, the relief double-pole 2 is used in the basic wiring variant shown in Fig. 2. It is further assumed that the DC voltage source 12 has the ability to also accumulate energy there. it has a resistance-inductive character with a possible variable voltage source connected in series.
Za výchozí stav se považuje stav, kdy vypínatelný výkonový spínací prvek 17 je sepnut a proud ig zátěže vtéká směrem, naznačeným na obr. 1, přes vstup 15 spínače a sepnutý vypínatelný výkonový spínací prvek 17 do záporné svorky 14 zdroje 12 stejnosměrného napětí Ug. První kondenzátor 2 3® nabit na napětí o velikosti Ug v takové polaritě, že jeho kladná elektroda je spojena s druhou svorkou 2 odl ehčovacího dvoupólu 2 a druhý kondenzátor 6 je také nabit na napětí o velikosti Ug v takové polaritě, že jeho kladná elektroda je připojena na”anodu druhé diody 2· Třetí dioda 8 je tedy v tomto okamžiku polována napětím o velikosti Ug v závěrném směru. První kondenzátor 2 a druhý kondenzátor óraají oba stejně velkou kapacitu a v okamžikuThe initial state is considered to be that the switchable power switch element 17 is closed and the load current ig flows in the direction indicated in Fig. 1 through the switch input 15 and the switchable power switch element 17 is switched to the negative terminal 14 of the DC voltage source 12. The first capacitor 23 is charged to a voltage of Ug in such a polarity that its positive electrode is connected to the second terminal 2 of the relief bipolar 2 and the second capacitor 6 is also charged to a voltage of Ug in such a polarity that its positive electrode is connected to the anode of the second diode 2. The third diode 8 is at this time polarized by a voltage of magnitude Ug in the reverse direction. The first capacitor 2 and the second capacitor both have the same capacity at the moment
234 0B2 vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku 17 se tedy proud i^ zátěže rozdělí na dvě poloviny, z nichž jedna vybíjí první hondenzétor 5_ přes první diodu 4 a druhá vybíjí druhý kondenzátor 6 přes druhou diodu 7 z původního napětí o velikosti Up na nulové napětí· V okamžiku vypnutí vypínat elného výkonového spínacího prvku 17 převezmou tedy první kondenzátcr 5. i druhý kondenzátor 6 celý proud i^ zátěže, a to až do okamžiku, kdy se zcela vybijí na nulové napatí a vedení proudu i^. zátěže převezme nulová dioda 16. Budou-li mít první kondenzát“ tor 2 i druhý kondenzátor 6 dostatečně velkou kapacitu vzhledem k proudu i^ zátěže a k délce vypínací doby vypínatelného výkonového spínacího prvku 17, pak lze pomocí nich zajistit, že proud i^ zátěže, protékající vypínatelným výkonovým spínacím prvEěm 17, zanikne při jeho vypnutí dříve, než napětí na něm vzroste na příliš velkou hodnotu. Tím budou velmi výrazně omezeny výkonové ztráty na vypínatelném výkonovém spínacím prvku 17 při jeho vypínání. První kondenzátor 5. i druhý kondenzátor 6 zůstávají vybity po celou dobu, kdy je vypnut vypínatelný výkonový spínací prvek 17. K jejich novému nabití na napětí o velikosti Up dojde v okamžiku opětného sepnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku 17 následujícím způsobem.Thus, by switching off the switchable power switch element 17, the load current i is divided into two halves, one of which discharges the first capacitor 5 through the first diode 4 and the other discharges the second capacitor 6 through the second diode 7 from the original voltage Up to zero. Thus, at the time of switching off the power switch element 17, the first condensate 5 and the second capacitor 6 assume the entire load current 1 until they are completely discharged to zero voltage and current conduction. If the first capacitor 2 and the second capacitor 6 have a sufficiently large capacity with respect to the load current i and the switch-off time of the switchable power switch element 17, they can be used to ensure that the load current i, flowing through the switch-off power switching element 17, it ceases when it is switched off before the voltage on it rises to too high a value. This greatly reduces the power losses on the switchable power switch element 17 when it is switched off. The first capacitor 5 and the second capacitor 6 remain discharged for as long as the switchable power switch element 17 is switched off. They are recharged to a voltage of Up when the switchable power switch element 17 is switched on again as follows.
První dioda 4 a druhá dioda 7 jsou polovány v závěrném směru napětím o velikosti Up a v dalším ději se neuplatní, Vypínatelný výkonový spínací prvek 17 svým sepnutím tím způsobí připojení sériového rezonančního obvodu, tvořeného prvním kondenzát ořem 5., třetí diodou 8, cívkou 2. a druhým kondenzátorem 6, na zdroj 12 stejnosměrného napětí Up. Tímto rezonančním obvodem proteče sinusový rezonanční proudový“půlkmit, po jehož ukončení budou první kondenzátor £ i druhý kondenzátor 6 nabity na napětí o velikosti Up, neboi během rezonančního děje jsou první kondenzátor a cFruhý kondenzátor 6 zapojeny v sérii a mají stejnou velikost kapacity. Třetí dioda 8 ukončuje rezonanční děj právě v jeho půlperiodě a nedovoluje změnu směru toku proudu v rezonančním obvodu. První kondenzátor 5. a druhý kondenzátor 6 zůstávají nabity na napětí o velikosti Up a jsou připraveny k novému cyklu.The first diode 4 and the second diode 7 are reversed in the reverse direction by an Up voltage and do not apply in the next process. The switchable power switch element 17 by its switching on thus causes a series resonant circuit consisting of the first condensate. and a second capacitor 6, to a DC voltage source 12 Up. Through this resonant circuit, a sinusoidal resonant current half-frequency will flow, after which the first capacitor 6 and the second capacitor 6 will be charged to a voltage of Up, since the first capacitor and the second capacitor 6 are connected in series and have the same capacitance. The third diode 8 terminates the resonance process just in its half-period and does not allow changing the direction of current flow in the resonant circuit. The first capacitor 5 and the second capacitor 6 remain charged to voltage Up and are ready for a new cycle.
-8254 062-8254 062
Vzhledem k tomu, že reálná třetí dioda 8 má vždy určitou konečnou dobu zotavení v závěrném směru, dovolí během této doby protékání proudu v závěrném směru. V okamžiku jejího zotavení a uzavření je však v cívce £ akumulována určitá energie, způsobená špičkovou hodnotou zotavovacího proudu třetí diody 8. Pokud nemá dojít k maření této, byí i malé, energie ve třetí diodě 8 a pokud se má současně zabránit jejímu přídavnému napě tovému namáhání, pak místo odlehčovacího dvoupólu £ v jeho základní variantě zapojení podle obr. 2, lze použít buď upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu £ podle obr. 3, popřípadě jiné možné upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu £ podle obr. 4. Funkce těchto odlehčovacích dvoupólů £ je zcela stejná, jsou však vybaveny čtvrtou diodou 10 a odporem £1, ve kterém dochází ke zmaření energie, nashromážděné v cívce £ a způsobené zotavovacím proudem třetí diody· 8,Since the real third diode 8 always has a definite final recovery time in the reverse direction, it allows the current in the reverse direction to flow during this time. At the time of its recovery and closing, however, a certain amount of energy is accumulated in the coil 5 due to the peak value of the recovery current of the third diode 8. If this, even small, energy in the third diode 8 is not to be obstructed, 2, either the modified variants of the relief bipolar connection according to FIG. 3 or other possible modified variants of the relief bipolar connection according to FIG. 4 can be used. they are exactly the same, but they are equipped with a fourth diode 10 and a resistor 11, in which the energy accumulated in the coil a and caused by the recovery current of the third diode 8 8 occurs,
U upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu £ podle obr. 3 dochází k demagnetizaci cívky £ tak, že proud protéká cestou od první s voiky £ odlehčovacího dvoupólu £ přes druhý kondenzátor £, cívku £, čtvrtou diodu 10 a odpor £1 na druhou svorku 2 odlehčovacího dvoupólu £. U jiné možné upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu £ podle obr. 4 dochází k demagnetizaci cívky £ tak, že proud protéká cestou od první svorky £ odlehčovacího dvoupólu £ přes čtvrtou diodu £0, odpor 11, cívku £ a první kondenzátor £ na druhou svoiku 2 odlehčovacího dvoupólu £. Vzhledem k tomu, že špička zotavovacího proudu třetí diody 8 je řádově menší, než amplituda sinusového rezonančního proudového půlkmitu, je energie, mařená v odporu 1£, přibližně o dva řády menší, než energie, soustředěná v prvním kondenzátoru £ a druhém kondenzátoru 6. Použití odporu 11 tedy nenarušuje princip bezeztrátovosti odlehčovacího dvoupólu £.In the modified variant of the unipolar bipolar connection according to FIG. 3, the coil 4 is demagnetized so that the current flows from the first with the unipolar bipolar contacts 4 through the second capacitor 8, the coil 4, the fourth diode 10 and double-pole £. In another possible modified variant of the unipolar bipolar connection according to FIG. 4, the coil 4 is demagnetized so that current flows from the first unipolar bipolar terminal 8 through the fourth diode 80, resistor 11, coil 8 and the first capacitor 8 on the second terminal 2. relief bipolar £. Since the recovery current peak of the third diode 8 is of the order of magnitude less than the amplitude of the sinusoidal resonant current half-oscillation, the energy wasted in resistor 16 is approximately two orders of magnitude less than the energy concentrated in the first capacitor 6 and the second capacitor 6. Thus, the use of a resistor 11 does not violate the principle of lossless bipolar relief.
Vypínatelný výkonový spínací prvek 17 je sice při sepnutí přídavně proudově namáhán sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem, ale vzhledem k tomu, že v době trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu jsou první kondenzátor £ a druhý kondenzátor 6 zapojeny v sérii, kdy je jejich efektivní kapacita poloviční, přičemž v době vypínání vypínatelného výkono254 062 vého spínacího prvku 17 pracují první kondenzátor 5. a druhý kondenzátor 6 paralelně, kdy je jejich efektivní kapacita dvojnásobná, je pak poměr jejich efektivních kapacit při vybíjení vůči nabíjení čtyři ku jedné, což zajištuje minimalizaci amplitudy a doby trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu. Proto je přídavné proudové namáhání vypínatelného výkonového spínacího prvku 17 velmi malé i při krátkém trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu. Krátké trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu je důležité i z toho hlediska, že určuje minimální potřebnou dobu sepnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku 17.While the switchable power switch element 17 is additionally subjected to a sinusoidal resonant current half-oscillation when switched on, the first capacitor 6 and the second capacitor 6 are connected in series when their effective capacitance is half, at the time of switching-off of the switch-off power 2524 062, the first capacitor 5 and the second capacitor 6 operate in parallel, where their effective capacity is twice as high as their effective discharge capacities versus charging four to one, ensuring minimization of amplitude and duration resonant current half-wave. Therefore, the additional current stress of the switchable power switching element 17 is very small even with a short duration of sinusoidal resonant current half-oscillation. The short duration of the sinusoidal resonant current half-wave is also important in that it determines the minimum required switching time of the switchable power switching element 17.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS853582A CS254062B1 (en) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | Switch connection with switchable power switching element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS853582A CS254062B1 (en) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | Switch connection with switchable power switching element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS358285A1 CS358285A1 (en) | 1987-05-14 |
| CS254062B1 true CS254062B1 (en) | 1988-01-15 |
Family
ID=5376317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS853582A CS254062B1 (en) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | Switch connection with switchable power switching element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS254062B1 (en) |
-
1985
- 1985-05-20 CS CS853582A patent/CS254062B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS358285A1 (en) | 1987-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105556787B (en) | Modularization multipoint current for high voltage | |
| CN103444068B (en) | Modular multiple converter with reverse conducting power semiconductor switches | |
| JP6742528B2 (en) | Power converter | |
| CN109716473B (en) | Circuit breaker | |
| US11362512B2 (en) | Electronic switch with overvoltage limiter | |
| US20170011875A1 (en) | Device For Switching A Direct Current | |
| KR20030081745A (en) | Hybrid dc electromagnetic contactor | |
| KR20090067186A (en) | Converter circuit for switching multiple switching voltage levels | |
| KR101456097B1 (en) | Method and Apparatus for Estimating Characteristics of Arm Switch in Multi-module Converter | |
| US9882371B2 (en) | Direct current voltage switch for switching a direct current in a branch of a direct current voltage network node | |
| KR900004085A (en) | Power converter | |
| WO2017055243A1 (en) | Semiconductor switching string | |
| US4426589A (en) | Low-loss semiconductor switching circuit | |
| JPH0850518A (en) | Overcurrent protection device | |
| US4924370A (en) | Low-loss and low-reactive power switching relief device for the semiconductor switches of an inverter | |
| US6683393B2 (en) | MOSFET based, high voltage, electronic relays for AC power switching and inductive loads | |
| CS254062B1 (en) | Switch connection with switchable power switching element | |
| WO2023067024A1 (en) | High voltage series mosfet switching circuit | |
| KR102407084B1 (en) | FC circuit for initial precharging flying capacitors of flying capacitor converter and precharging-type 3-level flying capacitor converter with the FC circuit | |
| CN209170215U (en) | Converter modules and multi-level converters for multi-level converters | |
| CS252755B1 (en) | Switch connection with switchable power switching element | |
| CS252267B1 (en) | Switch connection with switchable power switching element | |
| CS252270B1 (en) | Switch connection and switchable power switch element | |
| FI87956B (en) | SYMMETRISK ELEKTRISK SKYDDSKRETS | |
| EP4586482A1 (en) | Split capacitor converter submodule |