Электронный коммутатор сети переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H03K17/13 

Изобретение относится к электронной коммутационной технике, в частности к коммутаторам, срабатывающим при пересечении .нулевого уровня, и может быть использовано; для коммутации цепей питания переменным током различных радиоэлектронных устройств.

Известен датчик прохождения сигнала переменного напряжения через нулевое значение, содержащий выпрямительный мост, резистивные делители, оптрон, конденсаторы, диод и резисторы 1.

Недостатками данного датчи-ка являются.сложность и невозможность вьвдачи повторного сигнала/ синхронизированного нулем, при кратковременном прерывании входного напряжения .

наиболее близким к предлагаемом является электронный коммутатор сети переменного -тока, содержащий тиpиcrop ыe ключи, встречно-параллельно включенные в одну из шин сети и управляющим входом соединенные с выходом блока включения тиристоров , вход которого подключен к выходу управляемого триггера, трансформатор, входом подключенный кСети, а выходом -к входу источника питания, формирователь импульсов синхронизации элемент И инвертор и запускающий ключ 2 J,

Недостатками известного коммутатора являются низкие надежность и точность синхронизации, а также недостаточная устойчивость работы, так как не обеспечено повторное включение в нуле сетевого напряжения после кратковременного (на несколько периодов) пропадания напряясения .сети.

Цель изобретения - повышение надежностл.

Поставленная цель достигается тем, что в электронный коммутатор сети переменного тока, содержащий тиристорные ключи, встречно-параллельно включенные в одну из шин сети и управляющим входом соединенные с выходом блока включения тиристоров , вход которого подключен к выходу управляемого триггера, трансформатор, входом подключенный к сети, а выходом- к входу источника питания, формирователь импульсов синхронизации, элемент И, инвертор и запускающий ключ, введен блок подготовки, состоящий из диода, .конденсатора и двух последовательно соединенных резисторов , причем первый вывод первого резистора, первая обкладка конденсатора, анод диода, выход инвертора и первый вход элемента И соедигнены в общую точку, вторая обклещ ,ка конденсатора подсоединена к общему проводу, точка соединения

второго вывода первого резистора и первого вывода второго резистора подключена к .R -входу управляемого триггера, катод диода соединен с вторым выводом второго резистора и с выходом источника питания, 5 вход управляемого триггера подсоединен к выходу элементаИ, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов синхронизации, а вход инвертора через запускающий ключ подсоединен к общему проводу.

Кроме того, с целью повышения точности синхронизации включения тиристоров с нулем сетевого напряжения, формирователь импульсов синхронизации выполнен в виде выпрями теля, у си ли тел я-форм ров ателя и даухреаистивного сумматора,причем верхний выход 1;1оследнего подключен к выходу источника питания, нижний вьшод соединен с выходом выпрямителя, вход которого подключен к выходу трансформатора, -а средний вывод сумматора подсоедине к входу усилителя-формирователя, выход которого является выходом формирователя импульсов синхронизации.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема предлагаемого электронного коммутатора сети; на .фиг 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства

Электронный коммутатор сети переменного тока содержит тиристорные ключи 1, блок 2 их включения, управляемый триггер 3, формирователь 4 импульсов синхронизации, состоящий из выпрямителя 5, резисторов б и 7, составляющих резистивный сумматор, усилителя-формирователя 8, трансформатор 9, источник 10 питания, элемент И 11, инвертор 12, запускающий ключ 13, а также блок 14 ПОДГОТОВКИ, состоящий из диода 15, конденсатора 16 и резисторов 17 и 18....

Хиристорные ключи 1 включены встречно-тпараллельно в одну из шин сети, их управляющие выводы соединены с выходом блока 2 включения тиристоров 1. Вход трансформатора 9 подключен к сети, а выход - к входу источника 10 питания и входу выпрямителя 5 формирователя 4 импульсов синхронизацил. Выход источника 10 питания соединен с выводом резистора 6, второй вывод которого соединен в общую точку с усилителем-формирователем 8 и первым выводим резистора 7, второй вывод КОТОРОГО соединен с вы ходом выпрямителя .5 Выход усилителя-формирователя 8 (он же выход формирователя 4 импульсов синхронизации) подключен к второму входу элемента И 11, первьгй вход которого образуе - общую точку с выходом инвертора 12, вход которого через запускающий ключ 13 под ключей к общей шкце, анодом диода 15, первой обклад1 ой конденсатора 16 и первым выходом резистора 1.7 Вторая обкладка конденсатора 16 подключена к общей шине - Точка соединения второго вывода резисто, ра 17 и первого вывода резистора 18 подключена к R -входу управлявмого триггера 3, 5 -вход которого с единен с выходом.элемента И 11, а прямой выход - с входом блока 2 включения . Второй вывод резистора 18 и ка1;рд 15 диода образуют общую точку и соединяются с выходом источника 10 питания. Коммутатор работает следующим образом . Напряжение сети подается на закрытые ти рис торные ключи 1 и на тр сформатор 9, с выхода которого более низкое напряжение переменного тока преобразуется источникомЮ питания в постоянное напряжение Е необходимое для работы элементов коммутатора, и выпрямителем 5 в пульсирующее напряжение 0 отрицательной полярности . На резистивном сумматоре происходит сравнение указанных напряжений Е „ и U и полученное исходное напряжение у си- J лителем-формирователем 8 преобразу ется в последовательность U импуль сов , синхронизированных переходом сетевого напряжения через нулевое значение, которые подаются на ftepувый вход элемента И 11, За счетблока 14 в первый момент подачи се тевого напряжения и во время выход напряжения ЕП питания в номинальн значение происходит подготовка {установка в О) триггера 3, что исключает ложное его срабатывание, а значит, включение тиристоров не в заданный момент времени. Подготовка триггера 3 происходит в момент заряда конденсатора 16, когда за счет создания зарядным током па дения напряжения на резисторе 18 к R -входу триггера 3 прикладывается О, устанавливает триггер в состояние О когда на прямом выходе триггера присутствует о. В течение всего времени подготовки триггера 3 на S-вход подается l, что позволяет управ лять триггером пор-входу. При заккэкании ключа 13 (момент времени ti ), на первый вход элемента И 11 и R-вход триггера 3 прикладывается l ( Uj) и в момент поступления на второй вход ближайшего импульса синхронизации с нулем сетевого напряжения (2) выходе элемента И 11, т.е. на 5 -входе триггера 3 . появляется О , переключающий его в состояние 1, при этом сигнал U4 на выходе триггера 3 через блок 2 включаются тиристоры 1 и на выходе коммутатора появляется сетевое напряжение. Кроме того, конденсатор 16 и резистор 17 выполняют Функции элемента задержки, благодаря чему происходит некоторое запаздывание подачи l на R -вход триггера 3 по сравнению с сигналом, подаваемым на 5-вход триггера, что повышает помехоустойчивость устройства. При кратковременном (на несколько полупериодов) пропадании напря- . жения сети (интервал времени tg-i для устойчивого включения тиристо- ров 1 в момент перехода напряжения сети через нуль триггер 3 устанавливается в состояние о за счет разряда конденсатора 16 . Через диод 15 конденсатор 16 имеет те же цепи разряда, что и конденсатор источника питания, что позволяет избежать наличие, большего заРяда на конденсаторе 16 при появлении напряжения сети, т.е. при появлении напряжения сети конденсатор 16 полностью разряжен и процесс подготовки триггера 3 происходит аналогично описанному выше. При размыкании запускающего ключа 13 (момент времени -tjj происходит подача О на первый вход элемента И 11 иР-вход триггера 3, что приво дит к переключению триггера в состот яние о , прекращению подачи управляющего, напряжения на тиристо ж 1 1 и их выключению. Точность включения тиристоров 1 в момент перехода сетевого напряжения через нуль определяется половиной длительности импульса, снимаемого с формирователя 4 импульсов синхронизации, и повышается за счет резисторов 6 и 7 сумматора на входе усилителя-формирователя 8, При применении предлагаемого устройства повышается устойчивость его работы и надежности, а также - . точность синхронизации включения тиристоров с нулем сетевого напряжения за счет введения блока подготовки и выполнения формирователя импульсов синхронизации в виде последовательно соединенных выпрямителя/ рез истивного сумматора и усилителя-формирователя

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТА1 ОР СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий тиристорные ключи, встречно-параллельно включенные в -одну из шин сети и управляющим входом соединенные с выходом блока включения тиристоров, вход которого подк;пвочен к выходу управляемого триггера, трансформатор, входом подключенный к сети, а выходом - к входу источника питания, формирователь импульсов синхронизации, элемент И, инвертор и запускающий клюЧj отличающийся тем, что с целью повышения надежности, в аего введен блок подготовки, состоящий из диода, конденсатора и двух последовательно соединенных резисторов, причем первый вывод первого резистора, первая обкладка конденсатора , анод диода, выход инвертора и первый вход элемента И соединены в общую точку, вторая обклгщка конденсатора подсоединена к общему прозоду, точка соединения второго вывода первого резистора и, первого вывода второго резистора подключена к R -входу управляемого триггера, катод диода соединен с вторым выводом второго резистора и с выходом источника питания,S-вход управляемого триггера подсоединен к выходу элемента И, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов синхронизации, а вход инвертора через.запускающий ключ подсоединен к общему проводу. (Л 2. Коммутатор по п.1, о т л и чающийся тем, что, с целью повышэпия точности синхронизации включения тиристороз с нулем сетевого напряжения, формирователь импульсов синхронизации выполнен в виде выпрямителя, усилителя-формирователя и двухрезистивного сумматора , причем верхний вывод последнего .подключен к выходу источника питания, нижний вывод соединен с выходом выпрямителя, вход которого подключен к выходу трансформатора, а средний вывод сумматора подсоединен к входу усилителя-.формировате to ля, выход которого йвляется выходом формирователя имаульсов синхронизации.,