Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H02M1/08 

управляимщми электродами тиристоров ключа переменного тока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем регулирования мощности в дополнительной нагрузке, оно снабжено дополнительным ключевым элементом с управляющим входом,, коммутируюирй элемент вьтолнен в виде форвйстора, катод вспомогательной секции форвйстора предназначен для подключения к дополнительной нагрузке.

.1133

через дополнительный коммутирующий элемент, анод форвйстора через последовательно соединенные резистор и конденсатор соединен.с нулевой шиной управляющий электрод форвйстора соединен с его анодом, регулирующий электрод форвйстора через дополнительный коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной, а управляющий вход дополнительного коммутирующего элемента является входом управления устройства.

1, Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, вьшолненным в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, подключенным одним выводом к фазному, а другим выводом через основную нагрузку . к нулевому зажимам сети переменного тока, содержащее конденсаторы, резисторы, цепь из последовательно соедкненных диода и коммутирующего элемента, предназначенную для подключения анодом диода к фазному зажиму сети, причем коммутирующий элемент связан с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с .нулевым зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, а катоды предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров ключа переменного тока, а вход управления коммутирующего элемента предназначен для подключения к источнику управляющего напряжения, о т л и ч а ю щ еое с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем регулирования мощности в дополнительной нагрузке, оно снабжено дополнительным ключевым элементом, коммутирующий элемент выполнен в виде форвистора, катод вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к подсоединенной кнулевому зажиму сети переменного тока дополнительной нагрузке, анод форвистора через последовательно соединенные резистор к конденсатор соединен с нулевой шиной, регулирующий электрод форвистора через дополнительный ключевой элемент соединен с нулевой шиной, а управляющий электрод форвистора является входом управления устройства. 2. Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, СО клполненным в виде встречно-паралсо лельно включенных тиристоров, подОд ключенным одним выводом к фазному, а Sk другим выводом через. основную нагрузку к нулевому зажимам сети переменного тока, содержащее конденсаторы, резисторы, цепь из последовательно соединенных диода и коммутир-ующего элемента, предназначенную для подклю-чения анодом диода к фазному-зажиму сети, причем коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с нулевьм зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, катоды предназначены для соединения с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах температуры электропечей сопротивлений.и других устройствах с импульсным регулированием мощности в резистивной и резистивно-индуктивной нагрузках.

Известно устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, силовые электроды которого подсоедииены через основную нагрузку к сети, содержащее блок управ.ления силовым тириеторным ключом, источник сигна.па управления и источник питания til.

Недостатками такого устройства являются его сложность и ограниченные функциональные возможности, шражающиеся в отсутствии возможности ступенчато регулировать нагрузку.

Наиболее б.пизким к изобретению по технической сущности является устройство для управления тиристорным ключом, силовые.электроды тиристоров которого подсоединены к фазному и через основную нагрузку к нулевым кон тактам сети,содержащее последовательн соединенные выпрямительный диод, промежуточный ключ, содержащий коммутирующий элемент с внешним ист.очником

сигнала управления, и группу разделительных диодов, аноды которых соединены в общую точку, а катоды - с управляющими электродами соответствуюирх тиристоров 2.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности. В известном устройстве невозможна, либо требует применения

сложных схематических решений реализация таких функций, как трех- и четырехпози191онное регулирование мощности, тестовьш контроль работы устройства без включения основной нагрузки на номинальную мощность и т.д.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем регулирования мощности в дополнительной нагрузке.

Поставленная цель достигается тем что устройство для управления тирнсторным.ключом переменного тока, выполненным в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, подключенным одним выводом к фазному, а другим выводом через основную нагрузку к нулевому зажимам сети переменного тока, содержащее резисторы, конденсаторы цепь из последовательно соединенных диода и коммутирукнцего элемента, предназнач-енную для подключения анодом диода к фазному зажиму сети, причем коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с нулевым зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, катоды предназначены для подключения к управ.11ЯЮ11р м электродам тиристоров ключа переменного тока, а вход управления коммутирующего элемента предназначен для подключения к источнику управляющего напряжения, оно снабжено дополнительным ключевым элементом коммутирующий элемент выполнен в аи3де форвистора, катод вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к подсоединенной к йулевому .зажиму сети переменного тока дополнительной нагрузке, анод форвис тора через последовательно соединенные резисторы и конденсатор соединен с нулевой шиной, регулирующий электрод форвистора через дополнительный ключевой элемент соединен с нулевой пшной, а управляющий электрод форвистора является входом управ ления устройства. Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока по второму варианту снабжено дополнительным ключевым элементом с управляющим входом, коммутирующий элемент выполнен в виде форвистора,катод вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к допол нительной нагрузке через дополнитель ный коммутируюпщй элемент, анод форвистора через последовательно соединенные резистор и конденсатор соединен с нулевой шиной, управляющий электрод форвистора соединен с его анодом, регулируюищй электрод форвис тора через дополнительный коммутирзт ирй элемент соединен с нулевой шиной а управляющий вход дополнительного коммутирующего элемента является вхо дом управления устройства. На фиг. 1 показана электрическая схема предложенного устройства упра ления силовым тирксторным ключом (первый вариант) в составе типового регулятора мощностиj на фиг. 2 - то же. (второй ) . Регулятор содержит .сеть 1 с фазным 2 и нулевым 3 выходными зажимам тиристорный ключ 4 с двумя тиристор ми 5 и 6, основную нагрузку 7 иуст ройство 8 управления, содержащее выпрямительный диод 9, форвистор 10 с анодом 11, катодом 12 основной се ции, катодом 13 вспомогательной сек ции, управляющим 14 и регулирующим 15 электродами, два разделительных диода 16 и 17, фазосдвигающую цепь с конденсатором 18 и резистором 19, дополнительную нагрузочную цепь с вспомогательной секцией форвистора 10, сопротивлением вспомогательной нагрузки 20 и дополнительным коммз и рующим элементом 21, внешний источник 22 сигнала управления и дополни тельный ключевой элемент 23. 414 В блоке 8 управления тиристорным ключом 4 (фиг. 1), силовые электроды включенных по встречно-параллельной схеме тиристоров 5 и 6 которого подсоединены к фазному 2 и через основную нагрузку 7 к нулевому 3 зажимам сети 1, выпрямительный диод 9 соединен последовательно с основной секцией форвистора 10 и с каждым из разделительных диодов 16 и 17. Причем анод выпрямительного диода подсоединен к фазному зажиму 2, катод 12 форвистора 10 - к общему аноду разделительных диодов 16 и 17, катоды которых подсоединены к соответствующим управляющим электродам тиристоров 5 и 6. Дополнительная нагрузочная цепь блока управления образована вспомогательной секцией форвистора 10 с включенным последовательно с ней сопротивлением вспомогательной нагрузки 20, соединяющей катод 13 этой секщи с нулевым зажимом 3. Фазосдвигающая цепь с последовательно соединенными конденсатором 18 и резистором 19 соединяет анод 11 форвистора 10 с нулевым зажимом 3. Управляющий электрод 14 форвистора 10 подсоединен к внешнему источнику 22 сигнала управления и через его выходное сопротивление - к нулевому залсиму 3. В устройстве управления по второму варианту (фиг. 2) дополнительная нагрузочная цепь образована вспомогательной секцией форвистора с включенныьш последовательно сопротивлением вспомогательной нагрузки 20 и дополнительным коммутирующим элементом 21, соединяющими катод 13 вспомогательной секции с нулевым зажимом 3. При этом управляющий электрод форвистора подсоединен к его аноду, а выход внешнего источника сигнала управления. к входу коммутирующего элемента 21 нагрузочной цепи. Регулирующий электрод 15 форвистора 10 через дополнительный ключевой элемент 23 в обоих вариантах устройства соединен с нулевым зажимом 3. Устройство управления работает следующем образом. В. исходном состоянии форвистор 10 и тиристоры 5 и 6 закрыты, а конденсатор 18 фазосдвигающей цепи заряжен до амплитудного значения положительт ного напряжения сети 1 от зажима 2 S 11 через вьшрямительный диод 9 и резистор 19 к зажиму 3, Потенциальный сигнал управления от внешнего источника 22 поступает на управляющий электрод 14 форвистора 10 и открывает его вспомогательную секцию„ Б начальной стадии независимо от полярности напряжения на зажим 2 по нагру зочной цепи анод 11 - катод 13 вспомогательной секции форвистора 10 сопротивление вспомогательной нагруз ки 20 и через резистор 19 начинает протекать импульс тока разряда конденсатора 18, мгновенное значение которого превышает критическое значе ние тока вспомогательной секции форвистора 10. Далее напряжение на конденсаторе 18 в течение отрицательных полуволн напряжения на зажиме 2 сети 1 падает а в течение положительных полуволн вровь возрастает и вновь падает с не которым запаздьгоанием, т.е. с опреде ленным фазовым сдвигом относительно изменения напряжения питающей сети, Ток через дополнительную нагрузочную цепь при этом проходит от конденсатора 18 до полного его разряда далее от зажима 2 сети, затем от зажима 3 и конденсатора 18 одновременно и вновь от конденсатора 18 до пол ного его разряда. При периодическом включении основной секиди, осуществляемом синхронно с моментами достижения в вспомогательной секции тока, равного критическому значению для данного форвистора, по цепи зажим 2 вьшрямительный диод 9 - основная секция форвистора 10 - разделительный диод 16 - управляющий электрод катод тиристора 5 - основная нагрузка 7 - зажим 3 в течение положительных полуволн напряжения на зажим 2 и по цепи зажим 3 - резистор 19 - конденсатор 18 основная секция форвис тора 10 - разделительный диод 17 управляющий электрод - катод тиристора 6 - зажим 2 в течение отрицательньк полуволн напряжения на зажим 2 сети 1 проходят импульсы тока, включающие ток из тиристоров 5 и 6, к которому приложено напряжение, в прямом направлении. При включенном дополнительном ключевом элементе 23 значение критического тока возрастает, и при определенных значениях сопротивления включенного состояния ключевого элемента 23 основная секt6дня форвистора 10 остается закрытой. Сигнал от внешнего источника 22 при этом управляет коммутацией только дополнительной нагрузочной цепи, в которой вспомогательная секция форвистора работает в режиме тиристора с катодной нагрузкой, т.е. в режиме наименьшего потребления, тока от внешнего сигнала управления. Устройство для управления силовым тиристорным ключом по второму варианту работает следующим образом. В исходном состоянии вспомогательная секция форвистора 10 включена в реяшме автоанодного управления, а потенциальный сигнал управления от внешнего источника 22 в отличие от первого варианта поступает на вход дополнительного коммутирующего элемента 21 в на1рузочной цепи этой БспомогателЬной секции. В остальном работа устройства второго варианта аналогична работе устройства первого варианта, При использовании катодной нагрузки вспомогательной секции форвистора в качестве вспомогательной нагрузки с мощностью, составляющей определенную часть от мощности основной силовой нагрузки 7, в обоих вариантах устройства может быть осуществлено трех- и четырехпозиционное регулирование суммарной выходной мощности. Включение, например, одной вспомогательной нагрузки 20 может служить первой ступенью регулирования, включение одной основной нагрузки - второй ступеньюэ включение обеих нагрузок - третьей ступенью включенного состояния суммарных нагрузок. Включение одной вспомогательной нагрузки 20 осуществляют включе шем дополнительного ключевого элемента 23 в цепи регулирующего электрода 15 фор- вистора 10 и подачей на управляющий электрод 13 форвистора 10 по первому варианту, либо на вход дополнительного коммутирующего элемента 21 по второму варианту сигнала от внешнего источника 22, Последующее выключение дополнительного ключевого элемента 23 приводит, к включению основной нагрузки 7 при сохранении включенного состояния в вспомогательной нагрузке 20. Автоматическое выключение вспомогательной нагрузки 20 при включении основной нагрузки 7 может быть реализовано методами искусствен11ной коммутации, либо соединением вспомогательной нагрузки 20 последовательно с основной нагрузкой 7. Тестовый контроль, имитирующий либо fly6jaipyK) включенное состояние основной нагрузки 7, реализуется включешем одной дополнительной на1336ч 1 . 8 грузочнойцепи при одновременном использовании в качестве вспомогательной нагрузки 20 индикаторной лампы накаливания, светового табло, индикаторных элементов мнемосхемы, элемента-и««1татора сопротиапения основной нагрузки и т.д.

%2.Z