SU1043824A1

SU1043824A1 - Inductive load multichannel switching device

Info

Publication number: SU1043824A1
Application number: SU823441392A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Алексеевич Афонин; Роман Романович Билозор; Виктор Владимирович Гребеников
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1983-09-23

Abstract

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР ИНДУКТИВНЫХ НАГРУЗОК, содержащий источник посто нного напр жени , первый и второй диоды, конденсатор, тиристор, блок программного управлени , распределитель импульсов ив каждом из (.каналов нагрузочную обмотку , первый вывод которой через соответствующий управл емый клк1Ч П. канального усилител мощности соединен с первым полюсом источника питани и первой обкладкой конденсатора а через соответствующий третий ди- : , од - с второй обкладкой конденсатора и первым выходным электродом тиристора , второй выходной электрод-которого соединен с одноименными электродами первого и второго диодов , которые включены встречно последовательно между вторым и первым полюсами источника питани ,, причем первый диод включен по отношению к источнику питани в пр мом направлении , а выходы блока .программного управлени соединены с входами расг пределител импульсов, отличающийс тем, что, с целью упрощени путем, уменьшени числа силовых полупроводниковых приборов, в него введены элемент ИЛИ,h элементов задержки и П элементов И, причем управл ющий электрод тиристора подключен к выходу элемента ИЛИ, г $е входов которого соединены с выходами (Л соответствующих элементов И и входами соответствующих ключей h канального усилител мощности, выходы распределител импульсов соединены с первыми входами элементов И и подключены к их вторым входам через соответствующие элементы задержки, а вторые выводы нагрузочных обмоток соединены с вторым выходным электродом тиристора.MULTI-CHANNEL INDUCTIVE LOADS SWITCH containing constant voltage source, first and second diodes, capacitor, thyristor, program control unit, pulse distributor in each of the (. Channels load winding, the first output of which is connected through the corresponding controlled klk1ch P. channel power amplifier with the first pole of the power source and the first plate of the capacitor and through the corresponding third di-, one with the second plate of the capacitor and the first output electrode of the thyristor, the second output one electrode — which is connected to the same electrodes of the first and second diodes, which are connected in series between the second and first poles of the power source, the first diode being connected in relation to the power source in the forward direction, and the outputs of the program control unit are connected to the inputs of pulse limiter, characterized in that, in order to simplify by reducing the number of power semiconductor devices, an OR element, h delay elements, and P elements, are introduced into it, and The thyristor electrode is connected to the output of the OR element, the g $ e inputs of which are connected to the outputs (L of the corresponding elements AND and the inputs of the corresponding keys h of the channel power amplifier, the outputs of the pulse distributor are connected to the first inputs of the AND elements and connected to their second inputs through the corresponding delay elements, and the second terminals of the load windings are connected to the second output electrode of the thyristor.

Description

Изобретение относитс к импульсно технике и может быть использовано, например, в устройствах питани и управлени длинноходовых линейных электромагнитных двигателей, шаговых двигателей, поочередно включаемых электромагнитных механизмов. Известен многоканальный коммутатор ,, содержащий источник питани , индук,тивные нагрузки., ключевые элементы (транзисторы), диоДы и конден торы, предназначенные дл формирова ни токовых импульсов в нагрузке l Однако данное устройство обладает невысокой эффективностью формировани переходных процессов вследствие Мс1лой эффективности передачи .энергии из отключаемой индуктивной нагрузки в конденсатор. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл е.тс многоканальный коммутатор индуктивных нагрузок,, содержащий источник посто нного напр жени , первый и второй диоды, конденсатор, тиристор, блок программного управлени , распределитель импульсов ив каждом из .П каналов нагрузочную обмотку, первый вод которой через соответствунадий управл емый ключ канального усилите л мощности соединен с первым полюсом источника питани и первой обкладкой конденсатора, а через соотгветствующий третий диод - с второй обкладкой конденсатора .и первым выходным электродом тиристора, второй выходной электрод которого .соединен с одноименными электродами первого и второго диодов, которые включены встречно последовательно между вторым и первым полюсами источника питани , причем первый диод включен по отношению к источнику питани в пр мом направлении, выходы блока программного управлени соединены с входами распределител импульсов, а каналы усилител мощности разделе ны на четную и нечетную группы и к каждой группе каналов подключена сво форсирующа цепь из конденсатора и тиристоров 2 , . Недостатком известного устройства вл етс , сложность схемы, т.е. .форсирование переходных процессов обеспечиваетс подключением к каждой , из обмоток двух диодов и тиристора . Целью изобретени вл етс упрощение устройства путем уменьшенкн числа .силовых полупроводниковых при боров. С этой целью в многокансшьный коммутатор индуктивных нагрузок, содержащий источник посто нного нэп р жени ,. первый и второй диоды, кон денсатор, тиристор, блок программно го управлени , распределитель импульсов и в каждом из in каналов нагрузочную обмотку, первый вывод которой через соответствующий управл е 1ый ключ п канального усилител мощности соединен с первым полюсом источника питани и первой обкладкой конденсатора, а через соответствующий третий диод - с второй обкладкой конденсатора и первым выходным электродом тиристора, второй выходной электрод которого соединен с одноименными электродами первого и второго диодов, которые включены встречно последовательно между вторым и первым полюсами источника питани , причем первый диод включен по отношению к источнику питани в пр мом напраЕ1лении, а выходы блока программного управлени соединены с входами распределител , импульсов, введены элемент ИЛИ, tl элементов задержки и И элементов И, причем управл ющий электрод тиристора подключен к выходу элемента ИЛИ, п входов которого соединены с выходами соответствующих элементов И и,входами соответствующих ключей Г1 канального усилител мощности, выходы распределител импульсов соединены с первыми входами элементов И и подключены к их вторым входам через соответствующие элементы задержки, а вторые выводы нагрузочных обмоток соединены с вторым выходным электро дом тиристора. На чертеже представлена принципиальна электрическа схема устройства , например, дл случа п 3.. Коммутатор содержит источник 1 питани , перый и второй диоды 2 и 3, тиристор 4, нагрузочные обмотки 5-7, третьи диоды 8-10, конденсатор 11, усилитель 12 мощности, элемент ИЛИ 13, выход которого подключен к уп равл ющему электроду тиристора 4, элементы 14-16 И, выходы которых, соединены с входами элемента 13 и . входами соответствующих ключей усилител 12, элеме.нты 17-19 задержки, распределитель 20 импульсов и блок 21 программного управлени , выходы которого соединены с входами распределител 20. Первые выводы обмоток 5-7 через соответствующие ключи усилител 12 соединены с первым полюсом источника 1 и первой обмоткой конденсатора 11, через диоды 8-10 - с второй обкладкой конденсатора 11 и первым выходным электродом (анодом) тиристора 4, катод которого соединен с катод ами диодов 2 и 3,которые включены встречно последовательно меаду полюсами источника 1, причем анод диода 2 соединен с вторым (положительным ) полюсом источника 1. Выходы распределител 20 соединены сThe invention relates to a pulse technique and can be used, for example, in power supply and control devices for long-stroke linear electromagnetic motors, stepper motors, and alternately activated electromagnetic mechanisms. A multichannel switch is known that contains a power supply, inductive load, key elements (transistors), diodes and capacitors designed to generate current pulses in the load. However, this device has a low efficiency of transient formation due to the transfer efficiency of energy. from disconnectable inductive load to capacitor. The closest in technical essence to the invention is an multichannel switch inductive loads, containing a source of constant voltage, the first and second diodes, a capacitor, a thyristor, a program control unit, a pulse distributor in each of the semiconductor channels load winding, the first water which, through a corresponding drive, the controlled key of the channel amplification power is connected to the first pole of the power source and the first capacitor plate, and through the corresponding third diode to the second cond plate an initiator and a first output electrode of the thyristor, the second output electrode of which is connected to the same electrodes of the first and second diodes, which are connected oppositely in series between the second and first poles of the power source, the first diode being connected in relation to the power source in the forward direction, the outputs of the unit the program control is connected to the inputs of the pulse distributor, and the channels of the power amplifier are divided into even and odd groups, and each for a group of channels is connected to its own boost circuit from Nsator and thyristors 2,. A disadvantage of the known device is the complexity of the circuit, i.e. Transforming is provided by connecting to each of the windings of two diodes and a thyristor. The aim of the invention is to simplify the device by reducing the number of power semiconductor devices. To this end, a multichannel switch inductive loads, containing a source of constant NEP ar ni,. The first and second diodes, a capacitor, a thyristor, a program control unit, a pulse distributor and a load winding in each of the in channels, the first terminal of which is connected to the first pole of the power source and the first capacitor plate through the corresponding control, and through the corresponding third diode - with the second capacitor plate and the first output electrode of the thyristor, the second output electrode of which is connected to the same electrodes of the first and second diodes, which include opposite the second and first poles of the power source, the first diode is connected to the power source in the forward direction, and the outputs of the program control unit are connected to the inputs of the distributor, pulses, the OR and tl elements of the delay elements and the AND elements are introduced, and the thyristor control electrode is connected to the output of the OR element, the n inputs of which are connected to the outputs of the corresponding elements AND, and the inputs of the corresponding switches G1 of the channel power amplifier, the outputs of the distributor Pulse connected to first inputs of AND gates and connected to their second inputs through respective delay elements and the second terminals of the load coil connected to the second output electric home thyristor. The drawing shows the circuit diagram of the device, for example, for the case of p 3 .. The switch contains the power supply 1, the first and second diodes 2 and 3, the thyristor 4, the load windings 5-7, the third diodes 8-10, the capacitor 11, the amplifier 12 power, the element OR 13, the output of which is connected to the control electrode of the thyristor 4, the elements 14-16 And the outputs of which are connected to the inputs of the element 13 and. inputs of the respective keys of the amplifier 12, elements 17-19 delay, pulse distributor 20 and software control unit 21, the outputs of which are connected to the inputs of the distributor 20. The first terminals of windings 5-7 through the corresponding keys of amplifier 12 are connected to the first pole of the source 1 and the first the capacitor 11 winding, through diodes 8-10 - with the second capacitor plate 11 and the first output electrode (anode) of the thyristor 4, the cathode of which is connected to the cathode of diodes 2 and 3, which are connected in series with the poles of source 1, with 2 it diode anode connected to a second (positive) pole of the source 1. The outputs of the distributor 20 are connected to

первыми входами элементов 14-16 и подключены к их вторым входам через элементы 17-19 задержки. -Вторые выводы обмоток 5-7 соединены с катодом тиристора 4.the first inputs of elements 14-16 and connected to their second inputs through elements 17-19 delay. - The second terminals of the windings 5-7 are connected to the cathode of the thyristor 4.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Пусть возбуждена обмотка 5.. При этом на первом выходе распределител 20 имеетс логическа 1, а на остальных - логический О. На первом и втором входах и на выходе элемента 14 также имеетс логическа , котора , пройд через элемент 13, : обеспечивает влючение тиристора 4, если напр жение на конденсаторе 11 превышает напр жение источника 1.Let the winding 5 be excited. At the first output of the distributor 20, there is a logical 1, and the rest is a logical O. At the first and second inputs and at the output of element 14, there is also a logical one that, after going through element 13,: turns on the thyristor 4 if the voltage on the capacitor 11 exceeds the voltage of source 1.

При поступлении очередного управл ющего сигнала с блока 21 на вто .ром выходе распределител 20 по вл етс логическа 1, а на первом выходе - логический О. На первом входе и соответственно на выходе элемента :14 .по вл етс тоже О, обмотка 5 отключаетс и возникша в ней ЭДС самоиндукции зар жает конденсатор 1Д по цеп,и: первый вывод обмотки 5 - диод 8 - конденсатор 11 - диод 3 - второй выво обмотки 5 с посто нной времени t . При этом на выходе элемента 15 действует логический О, так как элемент 18 задерживает на врем , большее t , передачу логической 1 со второго выхода распределител 20 на второй вход элемента 15. ВWhen the next control signal arrives from block 21 to the second output of the distributor 20, logical 1 appears and logical O is outputted at the first output. At the first input and, respectively, at the output of the element: 14. Is also O, winding 5 is turned off and self-induction EMF arising in it charges capacitor 1D across the circuit, and: the first terminal of the winding 5 - diode 8 - the capacitor 11 - diode 3 - the second output of the winding 5 with a constant time t. In this case, at the output of element 15, logical O acts, since element 18 delays, for a time greater than t, the transfer of logical 1 from the second output of the distributor 20 to the second input of element 15. B

результате обмотка 6 остаетс отключенной , а тиристор 4 закрыт из-за отсутстви единицы на одном из входов и соответственно на выходе элемента 13, и магнитна энерги обмотки 5 с высоким КПД передаетс в конденсатор 11,. зар жа его до напр жени , превышающего напр жение источника 1,As a result, the winding 6 remains disconnected, and the thyristor 4 is closed due to the absence of a unit at one of the inputs and, accordingly, at the output of the element 13, and the magnetic energy of the high-efficiency winding 5 is transferred to the capacitor 11 ,. charge it to a voltage higher than the voltage of source 1,

Затем на втором входе и соответ0 ственно на выходе элементу 15 по вл етс логическа , тиристор 4 и обмотка 6 включаютс и происходит разр д конденсатора 11, т.е. форсирование переднего фронта токового импульса в; обмотке 6 по цепи: кон5 денсатор 11 - тиристор 4 - обмотка 6 - ключ усилител 12 - конденсатор 11. После разр да конденсатора 11 до напр жени .источника 1 тиристор 4 -выключаетс и по обмотке б Then, at the second input and, respectively, at the output, the element 15 appears logic, the thyristor 4 and the winding 6 turn on and a discharge of the capacitor 11 occurs, i.e. forcing the leading edge of the current pulse into; winding 6 on the circuit: end 5 capacitor 11 - thyristor 4 - winding 6 - key of amplifier 12 - capacitor 11. After discharge of capacitor 11 to the voltage of source 1, the thyristor 4 turns off and on the winding b

0 протекает ток от источника 1 через диод 2. При по влении следующего управл ющего импульса ha входе распределител 20 процессы коммутации нагрузочных обмоток с задержкой 0 current flows from source 1 through diode 2. When the next control pulse ha is input to the distributor 20, the switching winding processes are delayed

5 протекают аналогично.5 flow similarly.

Таким образом, в коммутаторе происходит разделение во времени процессов зар да и разр да форсирующего конденсатора, а достигаемый Thus, in the switch, the charge and discharge processes of the forcing capacitor are separated in time, and the

0 при этом эффект - упрощение схемы обусловлен уменьшением числа используемых силовйх полупроводниковых приборов: управл емых ключей до0 with this effect - the simplification of the circuit is due to the decrease in the number of used semiconductor power devices: controlled keys to

П + 1, а диодов до п + 2.P + 1, and diodes to p + 2.

SS

-Kh-Kh

JAJa

99

КИCI

ЮYU

ЛL

vv

у Vy v

1818

ВпередиAhead

НазадBack

EE

2020

Claims

MULTI-CHANNEL INDUCTIVE LOAD SWITCH containing a DC voltage source, first and second diodes, a capacitor, a thyristor, a program control unit, a pulse distributor and in each of the ^. 'Channels a load winding, the first output of which is connected to the first through the corresponding controlled key L. of the channel power amplifier pole of the power source and the first lining of the capacitor a through the corresponding third di- '_; , one - with the second capacitor plate and the first output electrode of the thyristor, the second output electrode of which is connected to the same electrodes of the first and second diodes, which are connected counterclockwise between the second and first poles of the power source, and the first diode is turned on with respect to the source power supply in the forward direction, and the outputs of the program control unit are connected to the inputs of the pulse distributor, characterized in that, in order to simplify by reducing the number of power semiconductor devices, an OR element, P delay elements, and AND elements of Y are introduced, and the thyristor control electrode is connected to the output of the OR element, and § the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding AND elements and the inputs of the corresponding keys P of the channel power amplifier, the outputs of the pulse distributor are connected to the first inputs of the elements And they are connected to their second inputs through the corresponding delay elements, and the second terminals of the load windings are connected to the second output electrode of the thyristor.