專利名稱：自關(guān)斷元件與晶閘管混合變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種自關(guān)斷元件與晶閘管混合變換電路，它適用于逆變器、斬波器。
現(xiàn)有的變換電路逆變器、斬波器按所用的元件分類可分兩類其一，自關(guān)斷元件(晶體三極管、場效應(yīng)晶體管、可關(guān)斷晶閘管、場控晶閘管)，該類元件利用控制極可進行導(dǎo)通與關(guān)斷，用該類元件制成的變換電路逆變器、斬波器，具有體積小、重量輕、效率高、成本低等優(yōu)點，但該類元件也存在著本身易損壞、成本高、不易制成大容量等缺點。其二，普通晶閘管(簡稱晶閘管)和門極輔助關(guān)斷晶閘管，該類元件用控制極可控制元件的導(dǎo)通，但不能控制關(guān)斷，在變換電路中用該類元件就必須設(shè)置反向強迫關(guān)斷電感或電容元件。用該類元件制成的逆變器、斬波器，具有體積大、效率比自關(guān)斷元件制成的逆變器和斬波器低5%～10%、成本也高出20%～40%;這類元件制造上卻比自關(guān)斷元件容易，并且易制成大電流、高電壓、成本只是自關(guān)斷元件的30%～50%。
本發(fā)明的目的就是要克服上述兩類元件單獨組成的變換電路各自的缺點，取它們各自的優(yōu)點，用自關(guān)斷元件切斷通過晶閘管的電流，利用晶閘管通過的電流為零關(guān)斷，加上促進晶閘管快速關(guān)斷電路，采用兩類元件混合組成變換電路。
下面結(jié)合附圖3對本發(fā)明的原理進行詳細描述。
電路中直流電源Ec經(jīng)晶閘管〔27〕(也可用門極輔助關(guān)斷晶閘管)負載〔28〕，晶體管〔29〕(或其它自關(guān)斷元件)至電源負極構(gòu)成回路，該電路工作時給〔29〕基極以偏置電壓使〔29〕導(dǎo)通至飽和給〔27〕以與〔29〕偏置電壓同步的門極觸發(fā)電壓，使〔27〕導(dǎo)通。從而電流由〔27〕經(jīng)〔28〕、〔29〕構(gòu)成回路，當在預(yù)定要求時間內(nèi)使〔27〕的門極觸發(fā)電壓和〔29〕的基極偏置電壓為零，并且〔27〕門極觸發(fā)電壓為零的瞬間有個負尖脈沖，設(shè)置〔27〕門極負脈沖電壓是為了促使〔27〕盡快的恢復(fù)關(guān)斷，只要是〔29〕的基極偏置電壓與〔27〕的門極觸發(fā)電壓下一周期與前一周期的時間間隔大于20～250微秒(如用門極輔助關(guān)斷晶閘管代替晶閘管時間間隔大于10～100微秒)。圖3的電路就可可靠的工作。若想調(diào)節(jié)〔28〕兩端電壓的平均值，只要調(diào)節(jié)〔27〕門極觸發(fā)電壓與〔29〕基極偏置電壓脈沖的寬度就可改變〔28〕兩端電壓平均值。本發(fā)明采用晶體管和晶閘管混合的目的就是用一只晶閘管取代一只自關(guān)斷元件，并使變換電路不需要設(shè)置晶閘管反向強迫關(guān)斷電感或電容元件，從而降低成本。采用負的晶閘管門極脈沖電壓是為了縮短晶閘管關(guān)斷時間，提高負載脈沖寬度，提高電源利用率。本發(fā)明就是用上述支路原理，由兩個支路或兩個以上支路組合成的變換電路逆變器、斬波器。
附

圖1是用本發(fā)明的原理由兩支路組合成的晶體管與晶閘管混合橋式逆變器的電路圖。
附圖2是附圖1逆變器電路有關(guān)部位電壓波形。下面結(jié)合附圖1、2對本發(fā)明的實例的原理進行詳細描述。
參看附圖1由矩形波發(fā)生器〔25〕產(chǎn)生對稱的矩形波，經(jīng)晶體管〔23〕和晶體管〔24〕進行功率放大，由變壓器〔26〕變壓后得到兩組正負半周對稱的矩形波。當N1、N3為正半周期時整流二極管D1、D3導(dǎo)通。N1的電壓加給晶體管〔4〕的基極偏壓，使〔4〕導(dǎo)通至飽和;N3經(jīng)同步延時調(diào)節(jié)電路〔22〕延時≥20微秒后由觸發(fā)電路〔20〕給晶閘管〔2〕門極以觸發(fā)電壓，使〔2〕導(dǎo)通。負載變壓器〔6〕初級中電流由〔4〕經(jīng)〔2〕與電源Eo構(gòu)成回路。當正半周結(jié)束，〔4〕基極偏置電壓為零〔4〕截止使〔2〕中電流為零，〔2〕的門極觸發(fā)電壓與〔4〕的基極偏置同步，當〔2〕門極觸發(fā)電壓為零的瞬間，在電感線圈〔19〕上感應(yīng)出負的尖脈沖，由于流過〔2〕中電流為零加上〔2〕的門極負脈沖的作用，促使〔2〕盡快的恢復(fù)關(guān)斷狀態(tài)。這樣變壓器〔6〕初級由〔4〕經(jīng)〔2〕構(gòu)成回路導(dǎo)通正半周期。當N2、N4為負半周時整流二極管D2、D4導(dǎo)通，晶閘管〔1〕、變壓器〔6〕、晶體管〔3〕、電感線圈〔18〕、觸發(fā)電路〔21〕用同正半周一樣的原理工作于喊脛堋８媚姹淦髦馗從諫鮮鱸斫兄芷諦緣墓ぷ魍瓿閃私繃韉繾懷山渙韉紜Ｓ捎詬媚姹淦韉母涸乇溲蠱鰲 〕是感性負載，為了減少能量損失，防止電感的反電勢產(chǎn)生高電壓燒壞器件。將反電勢能量加以利用設(shè)置了反饋二極管〔12〕、〔13〕、〔14〕、〔15〕將反電勢的能量存入電解電容器〔10〕、〔9〕。二極管〔7〕、〔8〕是為了阻止變壓器反電勢由〔1〕經(jīng)〔14〕或由〔2〕經(jīng)〔15〕形成回路電流而設(shè)置截流二極管。電路中電容器〔5〕的作用是促進〔1〕、〔2〕快速關(guān)斷，該電容器的容量應(yīng)根據(jù)電路中負載〔6〕電感量大小適當選擇，它的容量是普通晶閘管變換電路的換向電容器容量的幾十分之一至幾百分之一。壓敏電阻〔16〕、〔17〕是為了防止電路中產(chǎn)生過電壓而設(shè)置的保護元件。如想調(diào)節(jié)輸出電壓平均值大小，只需調(diào)節(jié)同步延時電路〔22〕的延時時間即可改變〔1〕、〔2〕的門極觸發(fā)電壓脈沖寬度，進而調(diào)節(jié)了〔1〕、〔2〕的導(dǎo)通脈沖寬度，實現(xiàn)了輸出電壓平均值的調(diào)節(jié)。附圖2中的各部位電壓波形形象的描述了電壓調(diào)整時各時刻的波形，參看附圖2(a)、變壓器〔26〕初級波形(b)、晶體管〔4〕基極波形(c)、晶體管〔3〕基極波形(d)、晶閘管〔2〕門極波形(e)、晶閘管〔1〕門極波形(f)、變壓器〔6〕輸出波形附圖4、5是利用本發(fā)明的原理，由兩個支路組合成的晶體管與晶閘管混合橋式直流電動機
波調(diào)速器。下面結(jié)合附圖4、5對該電路進行描述。
圖4中，晶體管〔33〕、直流電動機〔34〕、晶閘管〔30〕串聯(lián)成一支路，用該支路控制〔34〕正轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速，其工作原理是當要求〔34〕工作時給〔30〕門極觸發(fā)電壓與〔33〕基極偏置電壓同步電壓，此時〔30〕和〔33〕導(dǎo)通，〔34〕中有電流通過開始轉(zhuǎn)動，如將〔30〕門極觸發(fā)電壓和〔33〕基極偏置電壓為零，〔33〕關(guān)斷、〔30〕關(guān)斷、〔34〕停止轉(zhuǎn)動。要想調(diào)節(jié)〔34〕轉(zhuǎn)速，只要調(diào)節(jié)〔30〕門極觸發(fā)電壓和〔33〕基極偏置電壓的同步電壓開通時間即可改變〔34〕的轉(zhuǎn)速。晶閘管〔31〕、直流電動機〔34〕、晶體管〔32〕串聯(lián)成電動機反轉(zhuǎn)調(diào)速支路，該支路工作原理同正轉(zhuǎn)時相同。
附圖5各部位電壓波形圖形象的描述了附圖4斬波器的工作過程。參看圖5(g)、晶體管〔33〕基極偏置電壓波形(h)、晶閘管〔30〕門極觸發(fā)電壓波形
(L)、晶體管〔32〕基極偏置電壓波形(m)、晶閘管〔31〕門極觸發(fā)電壓波形(n)、直流電機〔34〕正轉(zhuǎn)時兩端電壓波形(o)、直流電機〔34〕反轉(zhuǎn)時兩端電壓波形用本發(fā)明的原理制成的變換電路-逆變器和斬波器具有體積小、重量輕、成本低、效率高等優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種自關(guān)斷元件與晶閘管混合變換電路，其特征是由晶閘管[27]、負載[28]、自關(guān)斷元件[29]串聯(lián)成支路，由該支路兩個或兩個以上支路組合成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變換電路，其特征在于設(shè)有截流二極管〔7〕、〔8〕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變換電路，其特征在于負載〔6〕兩端并聯(lián)有促進晶閘管快速關(guān)斷電容〔5〕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自關(guān)斷元件與晶閘管混合變換電路，它適用于逆變器、斬波器。該變換電路由自關(guān)斷元件與負載和晶閘管串聯(lián)構(gòu)成一支路，利用自關(guān)斷元件關(guān)斷支路中電流，使晶閘管中電流為零加上促進晶閘管快速關(guān)斷電路，由上述支路，兩個或兩個以上支路組合成變換電路。
文檔編號H02M1/06GK1032720SQ8710704
公開日1989年5月3日 申請日期1987年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月19日
發(fā)明者李香龍, 王民英, 符同然, 楊興寬 申請人:河南大學(xué)科研處