×
10.09.2015
216.013.79d5

РЕВЕРСИВНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КОММУТАТОР, РАБОТАЮЩИЙ НА ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к реверсивным полупроводниковым коммутаторам, работающим на индуктивную нагрузку. Технический результат заключается в повышении надежности устройства и уменьшении расхода электрической энергии. Устройство содержит четыре ключа, источник постоянного напряжения и индуктивную нагрузку. В качестве первого и третьего ключей использованы тиристоры, второго и четвертого ключей - транзисторы. Катод каждого из тиристоров соединен с анодом соответствующего диода и анод соединен с катодом соответствующего диода. Второй вывод первого ключа и первый вывод второго ключа объединены и соединены с первым выводом нагрузки. Второй вывод третьего ключа и первый вывод четвертого ключа объединены и соединены со вторым выводом нагрузки. 1 ил.
Основные результаты: Реверсивный полупроводниковый коммутатор, выполненный на четырех полупроводниковых ключах, содержащий источник постоянного напряжения и нагрузку, причем второй вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа объединены и соединены с первым выводом нагрузки, первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод третьего полупроводникового ключа объединены и подключены к положительному выводу источника постоянного напряжения, второй вывод третьего полупроводникового ключа и первый вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и соединены со вторым выводом нагрузки, второй вывод второго полупроводникового ключа и второй вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и подключены к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, в качестве второго и четвертого полупроводниковых ключей использованы транзисторы, отличающийся тем, что в качестве первого и третьего полупроводниковых ключей использованы тиристоры, при этом катод каждого из тиристоров соединен с анодом соответствующего полупроводникового диода, анод каждого из тиристоров соединен с катодом соответствующего полупроводникового диода, а нагрузка исполнена индуктивной.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к переключающим устройствам и может быть использовано в электротехнике для замыкания и размыкания электрической цепи переменного тока в заданные промежутки времени.

Известно устройство замыкания и размыкания электрической цепи, выполненное на четырех полупроводниковых ключах, в качестве которых использованы четыре тиристора, содержащее источник постоянного напряжения и RLC нагрузку. Аноды первого и четвертого тиристоров объединены и подсоединены к положительному выводу источника постоянного напряжения. Катод первого тиристора и анод второго тиристора объединены и соединены с RLC нагрузкой. Катод четвертого тиристора и анод третьего тиристора объединены и соединены с RLC нагрузкой. Катоды второго и третьего тиристоров объединены и подсоединены к отрицательному выводу источника постоянного напряжения (Лабунцов В.Α., Ривкин Г.Α., Шевченко Г.И. Электроприводы с полупроводниковым управлением. Автономные тиристорные инверторы / В.А. Лабунцов, Г.А. Ривкин, Г.И. Шевченко. - М.: Энергия, 1967. - СП, рис. 2б).

Основным недостатком описанного устройства является пониженная надежность вследствие сильного влияния нагрузки на условия коммутации за счет вхождения ее в состав RLC нагрузки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является инвертор, работающий на активную нагрузку, выполненный на четырех полупроводниковых ключах, содержащий источник постоянного напряжения и нагрузку. Второй вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа объединены и соединены с первым выводом нагрузки. Первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод третьего полупроводникового ключа объединены и подключены к положительному выводу источника постоянного напряжения. Второй вывод третьего полупроводникового ключа и первый вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и соединены со вторым выводом нагрузки. Второй вывод второго полупроводникового ключа и второй вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и подключены к отрицательному выводу источника постоянного напряжения. В качестве полупроводниковых ключей использованы транзисторы со встречно-параллельно соединенными диодами. Нагрузка использована активная. ЭДС самоиндукции, возникающая при коммутации индуктивной нагрузки, замыкается с помощью пары диагонально включенных диодов, если это возможно, через источник постоянного напряжения (Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи / В.С. Моин. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С. 307, рис. 8.24, е).

Основными недостатками описанного инвертора являются низкая надежность ввиду отсутствия защищенности от ЭДС самоиндукции, возникающей при коммутации индуктивной нагрузки, повышенный расход электрической энергии на управление открытием и удержание в рабочем состоянии четырех транзисторов, а также необходимость в дополнительных изолированных источниках питания для управления транзисторами и в организации дополнительной фиксированной выдержки времени при переключении полупроводниковых ключей, что затягивает процесс переключения при разнообразной величине нагрузки.

Изобретением решается задача повышения надежности за счет надежной нейтрализации действия ЭДС самоиндукции при коммутации индуктивной нагрузки, уменьшения расхода электрической энергии и обеспечения отсутствия необходимости в организации дополнительной фиксированной выдержки времени при переключении полупроводниковых ключей за счет изменения схемы подключения полупроводниковых ключей.

Для решения поставленной задачи в реверсивном полупроводниковом коммутаторе, выполненном на четырех полупроводниковых ключах, содержащем источник постоянного напряжения и нагрузку, причем второй вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа объединены и соединены с первым выводом нагрузки, первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод третьего полупроводникового ключа объединены и подключены к положительному выводу источника постоянного напряжения, второй вывод третьего полупроводникового ключа и первый вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и соединены со вторым выводом нагрузки, второй вывод второго полупроводникового ключа и второй вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и подключены к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, в качестве второго и четвертого полупроводниковых ключей использованы транзисторы, согласно изобретению в качестве первого и третьего полупроводниковых ключей использованы тиристоры. При этом катод каждого из тиристоров соединен с анодом соответствующего полупроводникового диода, анод каждого из тиристоров соединен с катодом соответствующего полупроводникового диода, а нагрузка исполнена индуктивной.

Обеспечение возможности повышения надежности устройства и уменьшения расхода электрической энергии обусловлено введением вместо двух транзисторов двух тиристоров со встречно-параллельно включенными диодами, обеспечивающих протекание ЭДС самоиндукции через диод и работающий тиристор без замыкания ЭДС через источник постоянного напряжения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная электрическая схема реверсивного полупроводникового коммутатора, работающего на индуктивную нагрузку.

Кроме того, на чертеже дополнительно изображено следующее:

- L - индуктивная нагрузка;

- VD1 и VD2 - полупроводниковые диоды;

- Т1 и Т3 - тиристоры;

- Т2 и Т4 - транзисторы;

- К1-К4 - полупроводниковые ключи;

- прямая линия со стрелкой вдоль индуктивной нагрузки - положительное направление постоянного тока;

- пунктирная линия со стрелкой вдоль индуктивной нагрузки - отрицательное направление постоянного тока.

Реверсивный полупроводниковый коммутатор содержит четыре полупроводниковых ключа, источник постоянного напряжения и индуктивную нагрузку. В качестве первого и третьего полупроводниковых ключей использованы тиристоры, причем катод каждого из тиристоров соединен с анодом соответствующего полупроводникового диода, а анод каждого из тиристоров соединен с катодом соответствующего полупроводникового диода. В качестве второго и четвертого полупроводниковых ключей использованы транзисторы. Второй вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа объединены и соединены с первым выводом нагрузки. Первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод третьего полупроводникового ключа объединены и подключены к положительному выводу источника постоянного напряжения. Второй вывод третьего полупроводникового ключа и первый вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и соединены со вторым выводом нагрузки. Второй вывод второго полупроводникового ключа и второй вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и подключены к отрицательному выводу источника постоянного напряжения.

Реверсивный полупроводниковый коммутатор, работающий на индуктивную нагрузку, выполнен на полупроводниковых ключах первом (К1), втором (К2), третьем (К3) и четвертом (К4).

Первый вывод 1 первого (К1) полупроводникового ключа и первый вывод 2 третьего (К3) полупроводникового ключа, в качестве которых использованы тиристоры 3 (Т1) и тиристоры 4 (Т3), а также диоды 5 (VD1) и диоды 6 (VD2) соответственно, подключены к положительному выводу 7 источника постоянного напряжения. Катод тиристора 3 (Т1) соединен с анодом полупроводникового диода 5 (VD1), а анод тиристора 3 (Т1) соединен с катодом полупроводникового диода 5 (VD1). Катод тиристора 4 (Т3) соединен с анодом полупроводникового диода 6 (VD2), а анод тиристора 4 (Т3) соединен с катодом полупроводникового диода 6 (VD2).

Второй вывод 8 первого (К1) полупроводникового ключа и первый вывод второго (К2) полупроводникового ключа, то есть коллектор 9 транзистора 10 (Т2) второго (К2) полупроводникового ключа, объединены и соединены с первым выводом 11 индуктивной нагрузки 12 (L).

Второй вывод 13 третьего (К3) полупроводникового ключа и первый вывод четвертого (К4) полупроводникового ключа, то есть коллектор 14 транзистора 15 (Т4) четвертого (К4) полупроводникового ключа, объединены и соединены со вторым выводом 16 индуктивной нагрузки 12 (L).

Второй вывод второго (К2) полупроводникового ключа, то есть эмиттер 17 транзистора 10 (Т2), и второй вывод четвертого (К4) полупроводникового ключа, то есть эмиттер 18 транзистора 15 (Т4), объединены и подключены к отрицательному выводу 19 источника постоянного напряжения.

Работа реверсивного полупроводникового коммутатора, работающего на индуктивную нагрузку, происходит следующим образом.

При подаче управляющих сигналов на управляющий электрод тиристора 3 (Т1) и на базу транзистора 15 (Т4) ток протекает по нагрузке 12 (L) в прямом направлении. При снятии управляющего сигнала с базы транзистора 15 (Т4) возникающая ЭДС замыкается через диод 6 (VD2) и все еще открытый тиристор 3 (Т1). При снижении ЭДС до порогового значения тиристор 3 (Т1) сам закрывается, и ток протекать не будет. Выдержка времени на переключение не делается.

При подаче управляющих сигналов на управляющий электрод тиристора 4 (Т3) и на базу транзистора 10 (Т2) ток протекает по нагрузке 12 (L) в обратном направлении. При снятии управляющего сигнала с базы транзистора 10 (Т2) возникающая ЭДС самоиндукции, которая поддерживает прежнее направление тока на нагрузке 12 (L), замыкается через диод 5 (VD1) и все еще открытый тиристор 4 (Т3). При снижении ЭДС до порогового значения тиристор 4 (Т3) сам закрывается, и ток протекать не будет. Выдержка времени на переключение не делается.

Таким образом, на основании изложенного можно сделать вывод о том, что изобретение имеет преимущества по сравнению с известным из-за повышенной надежности за счет надежной нейтрализации действия ЭДС самоиндукции при коммутации индуктивной нагрузки, уменьшения расхода электрической энергии и обеспечения отсутствия необходимости в организации дополнительной фиксированной выдержки времени при переключении полупроводниковых ключей за счет изменения схемы подключения полупроводниковых ключей.

Реверсивный полупроводниковый коммутатор, выполненный на четырех полупроводниковых ключах, содержащий источник постоянного напряжения и нагрузку, причем второй вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа объединены и соединены с первым выводом нагрузки, первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод третьего полупроводникового ключа объединены и подключены к положительному выводу источника постоянного напряжения, второй вывод третьего полупроводникового ключа и первый вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и соединены со вторым выводом нагрузки, второй вывод второго полупроводникового ключа и второй вывод четвертого полупроводникового ключа объединены и подключены к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, в качестве второго и четвертого полупроводниковых ключей использованы транзисторы, отличающийся тем, что в качестве первого и третьего полупроводниковых ключей использованы тиристоры, при этом катод каждого из тиристоров соединен с анодом соответствующего полупроводникового диода, анод каждого из тиристоров соединен с катодом соответствующего полупроводникового диода, а нагрузка исполнена индуктивной.
РЕВЕРСИВНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КОММУТАТОР, РАБОТАЮЩИЙ НА ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 59 items.
20.05.2013
№216.012.427f

Широкополосный трехфазный преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока для питания трехфазного асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к устройствам широкополосного преобразования частоты, ведомых сетью, и может быть использовано в электроприводе для управления скоростью асинхронных электродвигателей. Технический результат заключается в увеличении значения электромагнитного момента, развиваемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482593
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.4938

Крестовая муфта

Изобретение относится к области машиностроения, к крестовым муфтам. Крестовая муфта содержит две полумуфты, на фланцах которых выполнены пазы, и промежуточный элемент. На наружной цилиндрической поверхности промежуточного элемента взаимно перпендикулярно расположены две пары выступов. Выступы в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484324
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e72

Реверсивный однофазный мостовой транзисторный преобразователь

Изобретение относится к реверсивным полупроводниковым транзисторным выпрямительным устройствам. Технический результат заключается в осуществлении реверсивного запуска и работе двигателя постоянного тока в обратном направлении, в расширении функциональной возможности двигателя постоянного тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485664
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e82

Аналого-цифровой преобразователь с расширенным динамическим диапазоном

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых системах оперативного контроля для измерения аналоговых величин. Техническим результатом является обеспечение возможности оперативного изменения коэффициентов передачи масштабирующего устройства аналого-цифрового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485680
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.11.2013
№216.012.8155

Способ оценки перемещений зубов в процессе лечения

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначено для использования в ортопедической и ортодонтической практике при лечении деформаций зубов и зубных рядов. Предварительно в ячейку деформированного зуба вводят силиконовую корригирующую оттискную массу. Затем на зубной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498785
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.01.2014
№216.012.93e2

Сцепное устройство тягача

Изобретение относится к сцепным устройствам сельскохозяйственных тракторов, оборудованных задним навесным устройством четырехзвенного типа для обеспечения возможности буксирования прицепных звеньев. Сцепное устройство тягача снабжено четырехзвенным навесным механизмом и содержит верхнюю и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503552
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.02.2014
№216.012.a160

Способ индукционного упрочнения и восстановления деталей

Изобретение относится к машиностроительной промышленности. На поверхность детали наносят слой шихты, содержащей, мас.%: карбид бора 25-35, фторид натрия 1-3, буру 9-12, сормайтовую крупку 50-65, толщиной от 0,5 до 5,0 мм. Деталь нагревают в индукторе токами высокой частоты при удельной мощности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507027
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a163

Шихта для получения пористого проницаемого материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Может использоваться для изготовления каталитических блоков нейтрализаторов отработавших газов двигателей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507030
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3e6

Однофазно-трехфазный полупроводниковый реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью переменного тока

Изобретение относится к реверсивным полупроводниковым коммутаторам, ведомым однофазной сетью переменного тока, и предназначено для использования в нерегулируемом электроприводе переменного тока для запуска и работы от однофазной сети трехфазных асинхронных двигателей. Первые выводы первого и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507673
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.a8ec

Способ изготовления упрочненных стальных и чугунных деталей

Изобретение относится к литейному производству. На внешнюю поверхность газифицируемой модели наносят предварительно разведенную в жидкости до пастообразного состояния обмазку, содержащую, мас.%: карбид бора 55-75; фторид натрия, 1-5; диборид титана 25-45. Производят сушку на воздухе до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508959
Дата охранного документа: 10.03.2014
Showing 1-10 of 68 items.
10.06.2013
№216.012.4938

Крестовая муфта

Изобретение относится к области машиностроения, к крестовым муфтам. Крестовая муфта содержит две полумуфты, на фланцах которых выполнены пазы, и промежуточный элемент. На наружной цилиндрической поверхности промежуточного элемента взаимно перпендикулярно расположены две пары выступов. Выступы в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484324
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e72

Реверсивный однофазный мостовой транзисторный преобразователь

Изобретение относится к реверсивным полупроводниковым транзисторным выпрямительным устройствам. Технический результат заключается в осуществлении реверсивного запуска и работе двигателя постоянного тока в обратном направлении, в расширении функциональной возможности двигателя постоянного тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485664
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e82

Аналого-цифровой преобразователь с расширенным динамическим диапазоном

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых системах оперативного контроля для измерения аналоговых величин. Техническим результатом является обеспечение возможности оперативного изменения коэффициентов передачи масштабирующего устройства аналого-цифрового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485680
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.5a3c

Двухрядный шариковый подшипник качения

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения. Двухрядный шариковый подшипник качения содержит наружное разрезное кольцо (1), внутреннее кольцо (2) с двумя торообразными дорожками качения, два ряда тел качения в виде шариков (3) и сепараторы для разделения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488721
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.11.2013
№216.012.8155

Способ оценки перемещений зубов в процессе лечения

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначено для использования в ортопедической и ортодонтической практике при лечении деформаций зубов и зубных рядов. Предварительно в ячейку деформированного зуба вводят силиконовую корригирующую оттискную массу. Затем на зубной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498785
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.01.2014
№216.012.93e2

Сцепное устройство тягача

Изобретение относится к сцепным устройствам сельскохозяйственных тракторов, оборудованных задним навесным устройством четырехзвенного типа для обеспечения возможности буксирования прицепных звеньев. Сцепное устройство тягача снабжено четырехзвенным навесным механизмом и содержит верхнюю и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503552
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.02.2014
№216.012.a160

Способ индукционного упрочнения и восстановления деталей

Изобретение относится к машиностроительной промышленности. На поверхность детали наносят слой шихты, содержащей, мас.%: карбид бора 25-35, фторид натрия 1-3, буру 9-12, сормайтовую крупку 50-65, толщиной от 0,5 до 5,0 мм. Деталь нагревают в индукторе токами высокой частоты при удельной мощности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507027
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a162

Шихта для получения пористого проницаемого материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Может использоваться для изготовления каталитических блоков нейтрализаторов отработавших газов двигателей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507029
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a163

Шихта для получения пористого проницаемого материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Может использоваться для изготовления каталитических блоков нейтрализаторов отработавших газов двигателей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507030
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.02.2014
№216.012.a5e8

Способ разделения прутка на длинномерные заготовки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. Пруток подают до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой. Сообщают клиновому инструменту вращательное движение. Прикладывают к клиновому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508187
Дата охранного документа: 27.02.2014
+ добавить свой РИД