【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可控硅控制的或类似的能量开关电路，在下文中一般指可控硅开关器件或装置，特别是指改善了的电路，用来减少在初始起动和载流清除网络中的损耗和反向电压的瞬变过程。这里在共同受让人的许可证专利号4，230，955中，在SCR开关装置的饱和电抗器起动和用来限制SCR开关将反向电流的少数载流清除电路里，发现了一种避免分散损耗的重大改进，这种改进是通过各自的饱和电抗器网络，将来自起动和清除过程的能量送回到电源，这些网络在再置过程中有效地参与了数量的交换和存贮功能(图4)。当在实践中发现解决这些损耗问题的好办法的时候，就认识到实施方案中要求有两个分立功能的饱和电抗器，其中一个用来控制起动，另一个用来控制清除。按照本专利技术，已发现了用一个饱和电抗器网络控制两个功能的可能性，而不用参与能量交换或做为存贮电抗器的再置网络，这样大大简化了电路，降低了成本，改进了效率。下面将给与更充分地说明。本专利技术的宗旨是提供一个新的和改良了的饱和电抗器电路装置，去消除可控硅起动与清除电路的损耗和反向电压瞬变过程，并具有上述及其它先进性。下文还要解释本专利技术其它的以及进一步的目的，并在附加的
【技术保护点】
由可饱和铁芯电感器装置组成的用于ＳＣＲ脉冲发生器的起动和清除电路，在串联ＳＣＲ开关装置的门控条件下，它能够进行能量的存贮和释放。上述电路的次级绕组装置由变压器形式同上述可饱和电感器装置耦合，此次级绕组的每一端通过各自的二极管装置和存贮电感同直流电源的一端相联，而电源的另一端联到上述次级绕组装置的中间抽头。
【技术特征摘要】
US 1986-7-1 880713中更充足地予以说明。总之，一方面本发明包括一个为SCR脉冲发生器用的起动与清除电路，此电路由饱和铁芯电感器装置组成，在用于串联可控硅开关装置门控条件下，能够进行能量的存贮和释放。所述的电路的次级绕组由变压器同饱和铁芯电感器装置耦合。次级绕组的每个终端通过各自的二极管和存贮电感联结到直流电源的一端，而电源的另一端联结到该绕组的中间抽头，关于优选和最佳形式的实施方案和细节将在下面讨论。现参照附图来描述本发明，图1是一个以优选形式说明本发明的线路图;图2A到2E是波形图，图2F是说明图1动作的时限图。图1说明了应用本发明的SCR脉冲发生器的一部分。此脉冲发生器采用了熟知的谐振充电原理。用饱饱铁芯电感器L1将来自直流电源Edc的半个电流正弦脉冲传送到电容C1和一个标有“LOAD”的负载电路，它可能是一个电阻，一个磁饱和脉冲压缩器或另一个可控硅整流电路等等。饱和铁芯电感器L1作为变压器的初级绕组“P”变压器的次级绕组Si-S2耦合到初级，在其端子上与各自的二极管D1和D2相联，而S1-S2的中间抽头联到电源Edc的负端或负极。二极管D1与D2的公共端通过存贮电感L2联结到直流电源Edc的正极。当t＝0时串联可控硅整流器SCR1导通，电流脉冲开始，见图2C和2F，可持续半个谐振周期t＝πL1C1]]>秒，而固有振荡使通过可控硅SCR1的电源反向并使SCR1关闭。在SCR1关闭时，电容上的正电压ec1超过Edc，所以一个净的反向电压加在SCR1的两端。在几十毫秒反向偏置以后，可控硅SCR将重新获得它的正向电压闭锁能力。一旦SCR1恢复闭锁，已充电的电容就与充电电路隔离，它的能量可传送给负载。通常，在向多载电路放电以后，在C1上将剩有一个负电压ec1。当SCR1导通时，此负电压将叠加到电源电压上，以驱使电感L1和C1产生固有振荡。在“无损耗”谐振充电时，电容电压达到一个正电平，此正电平是二倍电源电压及电容器残留负电压的和。这样，在脉冲发生器稳态工作期间，电容的峰一峰值电压可能是直流电源电压Edc的好多倍，如图2A中的6Edc所示。图2C表明通过SCR1的半正弦电流脉冲相当大，通常达到数千安培。一个SCR的载流能力和电流开关能力受到由于电阻性损耗所引起的结温上升的限制。当全部电压都加到靠近门的结区的小的导通面积上，SCR刚好导通后，以及当存贮于结区中的少数载流子被反向清除使SCR关闭，导通结面积缩小到零时，电阻性损耗特别高。图1的电路结构为设计人员提供了在临界导通和关闭期间减少SCR电流变化率(di/dt)的方法。在临界导通和关闭期间，该电路使充电电感大大增加，超过了其饱和值L1，因此减少了di/dt。在导通时，用一个小的斜坡电流注入SCR结，使导通结面积于主电流脉冲之前扩展。在关闭时，由反向电压清除存贮于导通结中的少数载流子，反向SCR电流受到相似的限制(见时间图，图2F)，使得反向电流很快终止。由于有关电路电感上产生的di/dt，在现已处于绝缘状态的SCR结两端出现了一个反向电压瞬时脉冲。图1的电路可抑制反向电流，使此瞬态值很小，这就避免了先有技术中在SCR两端必须采用的RC串联阻尼网络带来的附加损失。返回到图2A，表明在SCR1导通后电容电压ec1的变化c1通过负载予先放电，使其电压器正电平6Edc反向到负电平-4Edc，与图中右边虚线所示的相似。但那些电压水平是任意的，仅是说明上述谐振放电的基本规律。另一个初始条件是电感L1可饱和铁心的磁状态。如图1中的圆点和恢复电流Ir的极性或方向所示，L1的铁芯在放电周期之间将完全复原，复位直流源Er通过Lr与复位次级绕组S3相联，S3由变压器耦合到L1。调整复位电感Lr和绕组对L1的匝数比，在所述的工作周期中，使复位电流基本保持恒定。本发明的特点是，在可控硅SCR起动与清除期间发生了能量交换;能量通过饱和铁芯变压器绕组L1-S1-S2，经过二极管D1与D2进入比较小的存贮电感器L2并由L2释放出来。当可饱和电感器的铁心不饱和时，卷绕着的铁芯性能像一个紧耦合的变压器，若其饱和时，初级绕组L1与次级绕组S1-S2之间的相互耦合将大量消失。如图2F在门脉冲之前当时间t＝0时，SCR1上加有一个正向电压，比如为5Edc。当导通发生时，SCR结电阻由于雪崩几乎立即接近于零。于是5Edc电路电压转移到饱和电感器L1的“P”匝初级绕组上。由于在图1的打点方向上施加电压时，铁芯是不饱和的，因此变压器的作用产生在次级S1上(图2B)，在S1两端出现的感应电压为5Edc(S1)/(P) ( (S1)/(P) -为匝数比)。二极管D2是反向偏压，二极管D1是正向偏压，所以，一个净电压〔5(Si/P)-1〕Edc加于存贮电感器L2上。因电感的端电压为E=L (d i)/(d t) ，经次级S1，二极管D1和L2流到电源的电流将按下面的速率上升(di2)/(dt) = 1/(L2) [( (S1)/(P) )5-1]Edc由于可饱和电感器的变压器作用，一个类似于 (P)/(S1) 倍大的上升电流将经遇初级“P”SCR，流进负载电容器。如图2C，2B和2D所示，存贮电感器电流i2和SCR电流各自按线性持续上升，直到L1的短形环状铁芯在时刻t1突然饱和时为止，见图2F。按设计，SCR电流在起动时间间隔(0到t1)终止时还有几十安培;虽然相对于数千安培的SCR的主脉冲电流而言是小的，但是可以去扩大SCR的导通结区面积。当铁芯饱和时，初级与次级“P”(L1)-S1-S2之间的相互耦合突然减少，如图2B所示。在初级侧，全部电路电压(略低于5Edc)加于初级绕组饱和电感L1上，并且在πL1C1]]>秒的期间中由主电路对负载电容进行正...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得维尔普兰克，
申请(专利权)人：迈格普尔斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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