Электронный коммутатор сети переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H03K17/56 H03K17/60 

6

JOI

12

1

(Л

00

00

со

4 00

Изобретение относится к технике бесконтактной коммутации нагрузки с питанием от сети переменного тока, в частности к силовым коммутаторам, срабатывающим при нулевом уровне сетевого на- пряжения, и может быть использовано для облегченной коммутации силовой нагрузки с обеспечением пониженного уровня сетевых помех от коммутации.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена функциональная схема электронного коммутатора сети переменного тока.

Устройство содержит ключ 1 запуска, силовой блок 2, который образован управляемыми силовыми электронными ключами 3-5, и блоки 6-8 управления, количество которых соответствует числу фаз А, В, С сети переменного тока.

Силовой блок 2 включен последователь- но между сетью переменного тока (фазы А, В, С) и нагрузкой.

Первый вход 9 каждого блока управления соединен с выходом ключа 1 запуска, второй вход 10 каждого блока управления соединен с соответствующей фазой (А, В, С) сети переменного тока, выход 11 каждого блока управления соединен с соответствующим ключом (3, 4, 5) силового блока 2.

Все блоки управления выполнены идентично, поэтому на чертеже приведено выполнение только одного блока, например, первого 6. Блок 6 управления содержит нуль-орган 12, выходной блок 13, пять элементов 2ИЛИ-НЕ 14-18 и три инвертора 19-21. Вход нуль-органа 12 соединен с вторым входом 10 блока 6 управления, выход выходного блока 13 соединен с выходом 11 блока 6 управления, первый вход первого элемента 14 соединен с выходом нуль-органа 12, а выход - с первыми входами второго и третьего элементов 15 и 16, выход второго элемента 15 подключен к второму входу первого элемента 14 и к первому входу четвертого элемента 17, второй вход второго элемента 15 соединен с выходом первого инвертора 19, вход которого подключен к первому входу 9 блока 6 и через второй и третий инверторы 20 и 21 - к второму входу третьего элемента 16, выход которого соединен с первым входом пятого элемента 18, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента 17, а выход пятого элемента 19 соединен с вторым входом четвертого элемента 17 и с входом выходного блока 13. Управляемые силовые электронные ключи 3-5 могут быть выполнены как на тиристорах (симисторах), так и на транзисторах и включаться по известным схемам как коммутатора переменного напряжения, так и коммутатора пос

5

0

5

0

5

0

5

0

тоянного напряжения, т. е. силовой блок 2 может быть с выходом на переменном токе либо на постоянном токе.

Нуль-орган 12 предназначен для строби- рования прохождения переменного напряжения данной фазы через нулевое значение.

Коммутатор работает следующим образом.

Переменное напряжение сети прикладывается к блокам 6-8 управления и силовому блоку 2 с управляемыми силовыми электронными ключами 3-5, к выходу которого подключена нагрузка.

При отсутствии сигнала на включение коммутатора от ключа 1 запуска (ключ разомкнут) в каждом блоке 6-8 управления на выходе инвертора 19 и на выходе элемента 16 присутствует сигнал логической «1, блокирующий включение последовательно соединенных каскадов «памяти на элементах 14, 15 и 17, 18 и тем самым блокирующий прохождение импульсов стробиро- вания от нуль-органа 12 на управление через выходной блок 13 ключами 3-5 силового блока 2.

При появлении сигнала логической «1 на выходе ключа I запуска (ключ замкнут) на выходе инвертора 19 и элемента 16 устанавливается сигнал «О, снимающий блокировку каскадов «памяти на элементах 14, 15 и 17, 18, после чего первым импульсом стробирования с выхода нуль-органа 12 каскады «памяти на элементах 14, 15 и-17, 18 мгновенно переключаются в «1 и блокируются в этом состоянии независимо от дальнейшего состояния сигнала на выходе нуль- органа 12 за счет положительной обратной связи в каскадах «памяти с выхода элементов 15 и 18 на другие входы элементов 14 и 17. Сигналом «1 через выходной блок 13 управляемые электронные ключи 3-5 силового блока 2 пофазно подключают нагрузку к сети при нулевом уровне сетевого напряжения в каждой фазе. Нагрузка остается подключенной к сети до тех пор, пока ключ 1 запуска держит на своем выходе сигнал «1 (ключ остается замкнутым).

При появлении сигнала логического «О на выходе ключа 1 запуска (ключ разомкнут) сразу же сигналом «1 с выхода инвертора 19 деблокируется входной каскад «памяти на элементах 14 и 15, и на выходе элемента 15 устанавливается сигнал «О. В то же время каскад «памя- элементах 17 и 18 остается в прежнем заблокированном обратной связью состоянии. И хотя на выходе ключа 1 запуска сигнал «О (ключ разомкнут) при напряжении сети данной фазы отличном от нуля на выходе нуль-органа 12 сигнал «О, которому на выходе элемента 14 при деблокированной входной «памяти на элементах 14 и 15 соответствует сигнал «1, который через элемент 16 продолжает блокировать выходную «память на элементах 17 и 18, а следовательно, нагрузка остается подключенной к сети до появления первого стро- бирующего импульса «1 на выходе нуль-органа 12. Этим сигналом «1 деблокируется в конечном итоге выходная «память на элементах 17 и 18, и нагрузка отключается от сети пофазно при нулевом уровне напряжения в каждой фазе даже в том случае, если силовые электронные ключи 3/5 полностью управляемые, например транзисторные. Инверторы 20 и 21 используются для создания необходимой временной задержки на деблокирование выходной «памяти на элементах 17 и 18 при деблокировании входной «памяти на элементах 14 и 15, т. е. чтобы обеспечить их надежную и мгновенную последовательную деблокировку по сигналу «О от ключа 1 запуска по цепям через инвертор 19 и инверторы 20 и 21, и элемент 16.

По сравнению с известными техническими решениями введение в каждый блок управления пяти двухвходовых логических элементов 2 ИЛИ-НЕ и трех инверторов позволяет помимо повышения надежности обеспечить необходимую задержку импульсов управления силовым блоком коммутатора не только при включении управляемых силовых электронных ключей, а также и при их отключении. Поэтому наряду с тиристорами (симисторами) в силовом блоке могут быть использованы транзисторы, запираемые тиристоры и тиристоры с искусственной цепью коммутации. Кроме того, управление коммутацией от одного ключа запуска и при любом количестве фаз сети не накладывает ограничений на выполнение силового блока, который может быть любым известным с выходом как на переменном, так и на постоянном токе с использованием различных типов управляемых силовых электронных ключей.

Формула изобретения

1. Электронный коммутатор сети переменного тока, содержащий ключ запуска.

0

силовой блок, который образован управляемыми силовыми электронными ключами, и блоки управления, количество которых соответствует числу фаз сети, выход ключа запуска соединен с первым входом каждого блока управления, второй вход каждого блока управления соединен с соответствующей фазой сети переменного тока, выход каждого блока управления соединен с соответствующим управляемым силовым электронным ключом силового блока, силовой блок включен последовательно между сетью переменного тока и нагрузкой, каждый блок управления содержит нуль-орган и выходной блок, вход нуль-органа соединен с

5 вторым входом блока управления, выход ву- ходного блока соединен с выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, в каждый блок управления введены пять элементов 2ИЛИ-НЕ и три инвертора, первый вход первого эле0 мента 2ИЛИ-НЕ соединен с выходом нуль-органа, а выход - с первыми входами второго и третьего элементов 2ИЛИ-НЕ, выход второго элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом первого элемента 2ИЛИ-НЕ

5 и с первым входом четвертого элемента 2ИЛИ-НЕ, второй вход второго элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с первым входом блока управления и через второй и третий инверторы - с вторым

0 входом третьего элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента 2ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента 2ИЛИ-НЕ, а выход пятого элемента 2ИЛИ- НЕ соединен с вторым входом четвертого

5 элемента 2ИЛИ-НЕ и с входом выходного блока.

2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, управляемые сило- вые электронные ключи выполнены на тиристорах (симисторах) или на транзисторах и образуют силовой блок с выходом на переменном токе или силовой блок с выходом на постоянном токе.

Изобретение может быть использовано для облегченной коммутации силовой нагрузки с обеспечением пониженного уровня сетевых помех от коммутации. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства. Коммутатор содержит ключ 1 запуска, силовой блок 2, образованный управляемыми электронными ключами 3-5, и блоки 6-8 управления, включаюш,ие нуль- орган 12 и выходной блок 13. Введение в каждый блок 6-8 элементов 2 ИЛИ-НЕ 14-18 и инверторов 19-21 позволяет обеспечить необходимую задержку импульсов управления не только при включении управляемых силовых электронных ключей 3-5, но и при их отключении. Кроме того, управление коммутацией от одного ключа 1 запуска и при любом количестве фаз сети не накладывает ограничений на выполнение силового блока. I з.п. ф-лы, 1 ил.