Устройство управления силовым коммутатором Советский патент 1988 года по МПК H03K17/56 

Г,

4

to

со

СлР

з

114

: Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам с|яловой преобразовательной техники, и предназначено для подключения к сети переменного тока активно-индуктив- йых нагрузок в электронных системах, йодержащих высокочувствительные элементы с низкой помехозащищенностью.

Целью изобретения является повыше- ие надежности за счет исключения вы- lipocoB тока в момент коммутации и сни кения потерь мощности в цепях управле :шя силового коммутатора. 1 На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства управления силовым |коммутатором; ня фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов.

, Устройство управления силовым ком- |мутатором содержит.формирователь 1 синхроимпульсов напряжения, вход ко- |торого соединен с источником 2 переменного тока, RS-триггер 3, соеди - ненный своим выходом с усилителем 4 мощности, выход которого подключен к управляющим электродам силового коммутатора 5, выполненного, например, в виде встречно-включенных т.иристоров или симметричного тиристора, через который к источнику 2 переменного тока подключена активно-индуктивная нагрузка 6, содержащая в своей электрической цепи датчик 7 тока, выход которого соединен с входом формирователя 8 синхроимпульсов тока, подключенного выходом к первому входу второго элемента И 9, и с входом выпрямителя 10 с пассивным фильтром, подключенного выходом к второму входу второго эле- мента И 9 и входу второго инвертора 11, выход которого подключен к тре- . тьему входу первого элемента И 12, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 соединен со вторым входом первого элемента И 12 и выходом формирователя 1, шина 14 включения соединена с первым входом первого 12 и третьим входом второго 9 элементов И, выход второго элемента И 9 подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 15, а выход первого элемента И 12 - к второму входу первого элемента ИЛИ 15 и второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, S-вход RS-триггера 3 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 15, R-вход RS-триггера 3-е выходом второго элемента ИЛИ 16, к входам ..которого подключены выходы элемента ,

д - - j

20 25 30 3540 д

50

5

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 и первого инвертора 17 .

На фиг. 2 изображены временные диаграммы работы устройства, где по оси абсцисс отклада1вается время., в течение которого происходит изменение напряжений и токов, а по оси ординат - уровни напряжений и токов в различных точках схемы предлагаемого устройства; и - питающее напряжение; i - ток иа- грузки; У4 - уровень напряжения на /выходе .формирователя 1 синхроимпульсов напряжения; U - напряжение на выходе формирователя 8 синхроимпуль™ сов тока; U - напряжение выпрямителя 10 с пассивным фильтром; Uy - напряжение второго инвертора П ; U - на- пряжение первого элемента И 12; напряжение второго элемента И 9; Ug - напряжение на шине 14 включения; Ug - напряжение на выходе первого элемента ИЛИ 15 и на S-входе RS-триггера 3; напряжение на выходе первого инвертора 17; U - напряжение элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13; U - напряжение на выходе второго элемента ИЛИ 16 и Е входе RS-триггера 3) U, - напряжение на выходе RS-триггера 3 и входе усилителя 4 мощности.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 синхроимпульсов напряжения преобразует сетевое напряжение в короткие импульсы, совпадающие с точкой перехода через ноль синусоидального напряжения. При отсутствии сигнала включения на щине 14 включения первый 12 и второй 9 элементы И закрыты, т.е. на их выходах присутствуют потенциалы нулевого уровня. При этом на выходе первого элемента ИЛИ 15 и, следовательно, S-входе RS-триггера 3 потенциал равен нулю. На выходе первого инвертора 17 будет единичный потенциал, который через второй элемент ИЛИ 16 воздействует на R-вход RS-триггера 3. Триггер 3 находится в сброшенном состоянии, т.е. на его выходе и, следовательно, входе усилители 4 мощности будет нулевой потенциал, силовой коммутатор 5 закрыт, и ток через нагрузку 6 не протекает. Подача сигнала включения tbKj производится в любой момент времени (фиг. 2).

При подаче сигнала включения на щину 14 включения, в момент времени tftKN (фиг. 2), к одному из трек входов первого и второго элементов И 9 и 12 прикладывается потенциал высокого уровня. К R-входу RS-триггерз 3 через первый г нвертор 17 рикладыва- ется сигнал нулевого , но триг rap 3 остается в прежнем состоянии до появления первого синхроимпульса напряжения на выходе формирователя 1 синхроимпульсов напряжения в момент времени t (фиг. 2), который устанавливает триггер 3 в единичное состояние. Данный сигнал усиливается усилителем 4 мощности и открывает силовой коммутатор 5, подключая нагруз- ку б к источнику 2 переменного тока. В цепи наг гуэки 6 возникает ток, при 2ТОМ в момент ззрамени t (фиг. 2) на выходе выпрямителя 10 с пассивным фильтром появляется сигнал высокого уровня как-результат преобразования сигнала с датчика 7 тока, который поступает на вход второго элемента И 9, преобразуется вторым инвертором 11 в сигнал нулевого уровня и закры- вает первый элемент И 12. Запрещенное состояние RS -триггера 3, когда на оба его входа подаются потенциалы высокого уровня, исключается элементом ИС- кдаЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 для момента време- ни t,,. В момент времени tj (фиг. 2), когда сетевое напряжение проходит в очередной раз через ноль, синхроимпульс с вьгхода формирователя I синхроимпульсов напряжения через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 и элемент ИЛИ 16 устанавливает RS-триггер 3 в нулевое состояние, благодаря чему обесточивается цепь управления силового коммутатора 5. Но в связи с тем, что на- грузка 6 носит активно-индуктивный характер, ток в нагрузке 6 протекает в течение времени, соответствующего фазовому сдвигу между вектором напряжения и вектором тока (интервал tj-tA, фиг. 2). При переходе тока нагрузки через ноль (момент времени t4, фиг. 2) формирователь 8 синхроимпульсов тока вырабатывает импульс, который через второй элемент И 9 и первый элемент ИЛИ 15 поступает на S-вход RS-триггера 3 и устанавливает его в единичное состояние, включив тем самым силовой коммутатор 5. Далее процесс включения силового комму- татора 5 происходит при переходе тока нагрузки через ноль (моменты вре-. мени tg, tj, фиг. 2), а обесточива- ние цепи управления силового коммутатора 5 - в моменты перехода через ноль сетевого напряжения (MOMeiiT . п 10:мени te 5 t-. фт5Г. 2). При ;, Правляющйго сигнала с шиаы 14 BKJTIO-- чения (момент-времени t , фиг. 2) на входы первого 12 и второго 9 элементов И поступает сигнал нулевого уровня, следовательно, эти элементы закрываются. На S-входе RS-триггера устанавливается ноль, а на R-вход через первый инвертор 17 поступает единичный сиглал, который устанавливает триггер 3 в нулевое состояние. В результате устройство отключает нагрузку б от источника 2 переменного тока. При необходимости коммутаци трехфазной нагрузки с нулевым прово дом возможно использование устройства в каждой из фаз.

Формула изобретения

Устройство управления силовым коммутатором, содержащее формирователь синхроимпульсов напряжения, вход ко торого соединен с источником переменного тока, RS-триггер, соединенньй своим выходом с усилителем мощности, вьпсод которого подключен к управляю- щим электродам силового коммутатора, последовательно с которым к сети переменного тока подключена .активно-индуктивная нагрузка, первый инвертор, вход которого .соединен с шиной включения и с первым входом первого элемента И, второй вход к;оторого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены датчик тока, формирователь синхроимпульсов тока, выпрямитель с пассивным фильтром, второй элемент И, второй инвертор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй элементы ИЛИ, выход последнего соединен с R-входом RS- триггера, S-вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход датчика тока соединен с входом формирователя синхроимпульсов тока, подключенного выходом к первому входу второго элемента И, и с входом выпрямителя с пассивным фильтром, подключенного выходом к второму входу второго элемента И и через второй инвертор к третьему входу первого элемента И, выход формирователя синхроимпульсов напряжения подключен к пер8ому ВХОДУ элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, Шина включения соединена с третьим ходом второго элемента И, выход второго элемента И подключен к первому ШхоДу первого элемента ИЛИ, выход ittepBoro элемента И - к второму входу

1 4293116

первого элемента ИЛИ и к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к первому и второму входам второго элемента ИЛИ подключены соответственно выходы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первого инвертора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам силовых преобразователей, и предназначено для подключения к сети переменного тока активно-индуктивньпс нагрузок. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет исключения выбросов тока в момент коммутации и снижения по терь. мощности в цепях управления силового коммутатора. Это достигается введением датчика 7 тока, формирователя 8 синхроимпульсов тока, выпрямителя 10 с пассивным фильтром, позволяющих после подачи сигнала включения на шину 14 включения оставить неизменным состояние триггера 3 до появления первого синхроимпульса на выходе формирователя 1 синхроимпульсов. Последний устанавливает триггер 3 в единичное состояние, и его сигнал открывает силовой коммутатор 5. Ток, возникающий в цепи нагрузки 6, преобразованный датчиком 7 тока в сигнал управления, через элемент И 9, инвертор 11, элемент Н 12 исключает запрещенное состояние RS- триггера 3. 2 ил. (Л