SU1003343A1

SU1003343A1 - Thyristorized switch

Info

Publication number: SU1003343A1
Application number: SU813273431A
Authority: SU
Inventors: Владимир Константинович Рехлов
Original assignee: Предприятие П/Я В-8843
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1983-03-07

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для бесконтактной коммутации в устройствах автоматики.The invention relates to electrical engineering and is intended for contactless switching in automation devices.

Известен тиристорный ключ, содержащий основной тиристор, в цепь которого включена индуктивная нагрузка и цепь гашения основного тиристора, содержащая коммутирующий конденсатор, подключенный к катоду основного ти-< ристора через коммутирующий тиристор 11 ].A thyristor switch containing a main thyristor is known, the circuit of which includes an inductive load and a damping circuit of the main thyristor containing a switching capacitor connected to the cathode of the main thyristor via a switching thyristor 11].

Данное устройство имеет низкую надежность и быстродействие. Низкая надежность обусловлена наличием схемы управления, в которой могут возникнуть сбои фазы следования управляющих импульсов, низкое быстродействие - ограниченной скоростью переключения реактивных элементов нагрузки и цепи коммутации.This device has low reliability and performance. Low reliability is caused by the presence of a control circuit in which phase failures of the control impulses may occur; low speed is due to the limited switching speed of the reactive load elements and the switching circuit.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тиристорный ключ, содержащий основной тиристор, включенный на выходе шины Плюс выпрямительного моста последовательно с нагрузкой, и цепь искусственной, конденсаторной коммутации, состоящей из последовательно соединенных коммутирующего тиристора и конденсатора. Для управления тиристорами к управляющим электродам подключены выходы блока управления j 12 ).The closest in technical essence to the proposed one is a thyristor switch containing the main thyristor, connected at the output of the Plus bus of the rectifier bridge in series with the load, and an artificial capacitor switching circuit consisting of a switching thyristor and a capacitor connected in series. To control the thyristors, the outputs of the control unit j 12) are connected to the control electrodes.

Недостатком данного технического решения является также низкая надежность и быстродействие по указанным выше причинам.The disadvantage of this technical solution is also the low reliability and performance for the above reasons.

IQ Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия тиристорного ключа.IQ The purpose of the invention is to increase the reliability and performance of the thyristor key.

Поставленная цель достигается тем, что в тиристорном ключе, содержащем основной тиристор, подключенный к шине Плюс выпрямительного моста последовательно с нагрузкой, и цепь искусственной, коммутации, состоящую : из последовательно .соединен__ ных коммутирующих тиристора и конденсатора, между шиной Минус выпрямительного моста и нагрузкой включен первый диод, катод коммутирующего тиристора включен между точкой соединения нагрузки с катодом 25 основного тиристора, свободный вывод коммутирующего конденсатора соединен с шиной Минус выпрямитель-. ного моста, коммутирующий конденсатор шунтирован первым резистором, 30 коммутирующий тиристор шунтирован цепью из второго резистора и второго диода, которые соединены последовательно между собой, катод второго диода соединен с анодом коммутирующего тиристора, а между управляющим электродом и анодом данного тиристора включены в последовательную цепь стабилитрон, третий резистор и третий диод, при этом анод третьего диода соединен с анодом. коммутирующего тиристора, а анод стабилитрона - с управляющим электродом данного тиристора.This goal is achieved by the fact that in the thyristor key containing the main thyristor connected to the Plus bus of the rectifier bridge in series with the load, and an artificial switching circuit consisting of: series-connected switching thyristor and capacitor, between the Minus bus of the rectifier bridge and the load is turned on the first diode, the cathode of the switching thyristor is connected between the point of connection of the load with the cathode 25 of the main thyristor, the free output of the switching capacitor is connected to the bus tel. of the bridge, the switching capacitor is shunted by the first resistor, 30 the switching thyristor is shunted by a circuit from the second resistor and the second diode, which are connected in series with each other, the cathode of the second diode is connected to the anode of the switching thyristor, and a zener diode is connected to the serial electrode in the serial circuit, a third resistor and a third diode, while the anode of the third diode is connected to the anode. a switching thyristor, and the zener diode anode with a control electrode of this thyristor.

На чертеже изображена электрическая принципиальная схема устройства.The drawing shows an electrical circuit diagram of the device.

Устройство содержит выпрямительный мост 1, основной тиристор 2 с нагрузкой 3 в цепи катода, соединенной последовательно с диодом 4, цепь заряда коммутирующего конденсатора 5, состоящую из резистора 6 и диода 7, коммутирующий тиристор 8, между анодом и управляющим электродом которо’ го включена последовательная цепочка из стабилитрона 9, резистора 10 и диода 11; Коммутирующий конденсатор 5 шунтирован резистором 12.The device contains a rectifier bridge 1, the main thyristor 2 with a load of 3 in the cathode circuit connected in series with the diode 4, the charge circuit of the switching capacitor 5, consisting of a resistor 6 and diode 7, the switching thyristor 8, between which the anode and the control electrode are connected a chain of zener diode 9, resistor 10 and diode 11; The switching capacitor 5 is bridged by a resistor 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В исходном положении основной тиристор 2 заперт и ток через нагрузт ку 3 не протекает. При подаче управляющего напряжения на управляющий электрод основного тиристора 2 он включается и напряжение выпрямительного моста 1 прикладывается к нагрузке’ 3 через открытый диод 4. Через нагрузку 3 начинает протекать ток. Одновременно через открытый основной тиристор 2, резистор 6 и диод 7 заряжается коммутирующий.конденсатор 5.In the initial position, the main thyristor 2 is locked and no current flows through the load 3. When a control voltage is applied to the control electrode of the main thyristor 2, it turns on and the voltage of the rectifier bridge 1 is applied to the load ’3 through the open diode 4. Current begins to flow through the load 3. At the same time, through the open main thyristor 2, resistor 6 and diode 7, the switching capacitor 5 is charged.

В первую половину полупериода питающего напряжения коммутирующий конденсатор 5 заряжается до амплитудной величины падения напряжения на нагрузке 3 и диоде 4. Во второй половине полупериода напряжение на нагрузке уменьшается и, когда разница напряжения, до которого заряжается конденсатор 5, и напряжения на последовательной цепи нагрузки 3 и диода 4 станет больше напряжения пробоя стабилитрона 9, коммутирующий конден сатор 5 начинает разряжаться через диод 11, резистор 10, стабилитрон 9, промежуток управляющий электрод-катод коммутирующего тиристора 8, нагрузку 3 и диод 4. Под действием этого тока коммутирующий тиристор 8 открывается и напряжение коммутирующего конденсатора 5 через открытый коммутирующий тиристор 8 прикладыват: 60 ется к нагрузке 3 и диоду 4. Так как в этот момент напряжение на выходе выпрямительного моста 1 меньше, чем напряжение заряженного коммутирующего конденсатора 5, к диодам источника^ кусственной коммутации, состоящую и к основному тиристору 2 оказывается приложенным запирающее напряжение, равное разности напряжений коммутирующего конденсатора 5 и выпрямительного моста 1, в результате чего- ток через основной тиристор 2 прекратится и он запрется.In the first half of the half-cycle of the supply voltage, the switching capacitor 5 is charged to the amplitude of the voltage drop across the load 3 and diode 4. In the second half of the half-cycle, the voltage at the load decreases and when the difference between the voltage to which the capacitor 5 is charged and the voltage across the series load circuit 3 and diode 4 will become more than the breakdown voltage of the zener diode 9, the switching capacitor 5 begins to discharge through the diode 11, the resistor 10, the zener diode 9, the gap is the control electrode-cathode of the switching ty source 8, load 3 and diode 4. Under the influence of this current, the switching thyristor 8 opens and the voltage of the switching capacitor 5 is applied through the open switching thyristor 8: 60 to the load 3 and diode 4. Since at this moment the voltage at the output of the rectifier bridge 1 is less than the voltage of the charged switching capacitor 5, the locking voltage equal to the voltage difference of the switching capacitor 5 will be applied to the diodes of the source of switching switching, consisting of the main thyristor 2 and will rectify bridge 1, as a result, the current through the main thyristor 2 will stop and it will be locked.

Если управляющее напряжение на управляющий электрод основного тиристора 2 продолжает подаваться, то по окончании; разряда коммутирующего конденсатора 5 напряжение выпрямительного моста 1 вновь окажется приложено к промежутку анод-катод тиристора 2 и он вновь откроется. В последующем описании процессы повторяются каждый полупериод питающего напряжения источника 1.If the control voltage to the control electrode of the main thyristor 2 continues to be supplied, then at the end; the discharge of the switching capacitor 5, the voltage of the rectifier bridge 1 will again be applied to the gap of the anode-cathode of the thyristor 2 and it will open again. In the following description, the processes are repeated every half-cycle of the supply voltage of the source 1.

Если же к моменту прекращения тока через основной тиристор 2 управляющее напряжение с его управляющего электрода будет снято, то он остается выключенным. Начинается переходный процесс спадания тока нагрузки, причем ток нагрузки замыкается по цепи диод 4, коммутирующий конден. сатор 5, резистор 12, промежуток ' анод-катод открытого коммутирующего тиристора 8. Этот ток перезаряжает коммутирующий конденсатор 5, торый своим встречно направленным напряжением гасит ток нагрузки 3. После прекращения протекания тока рузки 3 коммутирующий конденсатор разряжается через резистор 12.If, by the time the current through the main thyristor 2 ceases, the control voltage from its control electrode is removed, then it remains off. The transient process of decay of the load current begins, and the load current is closed by a diode 4 circuit, a switching condense. sator 5, resistor 12, gap 'anode-cathode of the open switching thyristor 8. This current recharges the switching capacitor 5, which dampens the load current 3 with its counter-directed voltage.

Диод 4 препятствует возникновению колебательного процесса в контуре, образованном коммутирующим конденсатором 5 и нагрузкой 3_?при запирании основного тиристора 2. Диод 11 защищает управляющий переход коммутирующего тиристора 8 от пробоя при обратной полярности напряжения на промежутке анод-катод. Резистор 10 ограничивает ток в цепи управляющего электрода коммутирующего тиристора 8, а резистор 6 ограничивает ток через основной тиристор 2 при заряде ком-, мутирующего конденсатора 5.Diode 4 prevents the oscillation process in the circuit formed by the switching capacitor 5 and the load 3 _? when locking the main thyristor 2. The diode 11 protects the control transition of the switching thyristor 8 from breakdown with reverse polarity of voltage across the anode-cathode gap. The resistor 10 limits the current in the control electrode circuit of the switching thyristor 8, and the resistor 6 limits the current through the main thyristor 2 when the commutating capacitor 5 is charged.

Благодаря тому, что нагрузка 3 не шунтируется встречным диодом, ток нагрузки 3 после запирания основного тиристора 2 перезаряжает коммутирующий конденсатор 5 и гасится его встречным напряжением, что ускоряет процесс отключения тока нагрузки, а отсутствие схемы управления тиристорами мого конаг5 повышает надежность предлагаеустройства.Due to the fact that the load 3 is not shunted by the counter diode, the load current 3, after locking the main thyristor 2, recharges the switching capacitor 5 and is suppressed by its counter voltage, which accelerates the process of disconnecting the load current, and the absence of a thyristor control circuit of the connected circuit 5 increases the reliability of the proposed device.

Claims

1. Zabrodin Yu.S., Nodes of forced switching of thyristors, m., Energie, 1974, p. eight.

2.Volkov I.V. and others. Sources of power supply of lasers. Kiev, Technique, 1976, p. 158, fig. 88