Формирователь импульсов для управления тиристорным коммутатором Советский патент 1991 года по МПК H03K17/56 H03K17/00 

о о о

( VI

Изобретение относится к импульсной технике и электронике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано например, в преобразователях переменного напряжения в переменное, а также в различных устройствах автоматики.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем формирования управляющих импульсов, синхронизированных с током нагрузки, с напряжением источника питания, а также их комбинации.

На фиг.1 приведена функциональная схема формирователя импульсов для управления тиристорным коммутатором; на фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений в различных точках этой схемы, иллюстрирующие его работу, когда переключатель находится в первом положении. Формирователь импульсов для управления тиристорным коммутатором содержит источник 1 переменного напряжения, тиристорный коммутатор 2, преобразователь 3 тока в напряжение, нагрузку 4, датчик 5 напряжения, источник б опорных напряжений, компараторы 7-9 и 13 напряжения, шину 10 логической 1, элементы И-НЕ 11 и 12, формирователь 14 импульса при включении источника питания, элементы И 15, 16, 21 и 22, элемент ИЛИ 17, трехпозицион- ный двухполюсный переключатель 18, D- триггер 19, выходные блоки 20 и 23 (Ui - напряжение источника питания нагрузки; (J2 напряжение на выходе преобразователя 3 тока в напряжение; t - время).

В формирователе датчик 5 напряжения включен параллельно источнику 1 переменного напряжения, к которому подключена нагрузка 4. Инвертирующий вход первого компаратора 9 напряжения соединен с первым выходом источника 6 опорных напряжений, а неинвертирующий - с выходом датчика 5 напряжения. Вход формирователя импульса при включении источника питания соединен с шиной 10, R-вход D-триггера 19 соединен с выходом формирователя 14 импульса при включении источника питания. Выходы первого 20 и второго 23 выходных блоков соединены соответственно с первым и вторым входами тиристорного коммутатора 2, выход преобразователя 3 тока в напряжение соединен через нагрузку 4, источник 1 переменного напряжения и тиристорный коммутатор 2 с его входом, а его второй выход соединен с инвертирующим входом второго 7 и неинвертирующим входом третьего 8 компараторов напряжения, второй,третий, четвертый выходы источника 6 опорных напряжений соединены соответственно с неинвертирующим входом второго, с инвертирующим входом третьего, с неинвертирующим входом четвертого компараторов 7, 8 и 13 напряжений. При

этом инвертирующий вход компаратора 13 напряжений соединен с выходом датчика 5 напряжения, выход второго компаратора 7 напряжения соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 11, выход третьего

0 компаратора 8 соединен с первым входом второго элемента И-НЕ 12, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ 11 и 12 соединены с шиной 10 логической 1, выходы первого и второго элементов И- Н Е 11,12

5 соединены с первыми входами первого 15 и второго 16 элементов И и с первыми неподвижными контактами трехпозиционного двухполюсного переключателя 18, а выходы первого 15 и второго 16 элементов И соеди0 нены соответственно с вторыми неподвижными контактами первого и второго полюсов переключателя 18, Выход первого компаратора 9 напряжения соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 17.

5 с вторым входом первого логического элемента И 15 и с третьим неподвижным контактом второго полюса переключателя 18. Выход четвертого компаратора 13 напряжения соединен с вторым входом логического

0 элемента ИЛИ 17, с вторым входом второго элемента И 16 и с третьим неподвижным контактом первого полюса переключателя 18. Вход S D-триггера 19 соединен с общей шиной, вход С - с шиной 10 логической 1й,

5 вход С - с выходом элемента ИЛИ 17, а его прямой выход - с первыми входами третьего

21и четвертого 22 элементов И, подвижные контакты первого и второго полюсов переключателя 18 соединены соответственно с

0 вторыми входами третьего 21 и четвертого

22элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами первого 20 и второго 23 выходных блоков формирователя.

5 В качестве преобразователя тока в Напряжение могут быть использованы, например, шунт, трансформатор тока, нагруженный на небольшое активное сопротивление, трансреактор и т.д. Выходные

0 блоки формирователя могут быть выполнены аналогично прототипу или по другим известным схемам.

Предлагаемый формирователь работает в трех режимах, которые выбираются с

5 помощью переключателя 18. В первом и втором положениях переключателя синхронизация управляющих импульсов осуществляется по току нагрузки, в третьем положении - по напряжению источника питания нагрузки.

Допустим, что переключатель 18 находится в первом положении, а напряжение источника питания нагрузки Ui появляется в момент времени т0 (фиг.2а). По первому переходу через нуль напряжения UL кото- рому соответствует также первый переход из 1 в О сигнала с выхода элемента ИЛИ

17,на прямом выходе D-триггера 19 и на первых входах элементов И 21 и 22 появляется сигналов лог, 1 (фиг.2м). В этом слу- чае сигналы на выходах элементов И 21 и 22. соответственно, на выходах блоков 20 и 23

и на управляющих электродах тиристоров определяются сигналами на вторых входах элементов И 21 и 22 (фиг.2н, о). -

В промежутке времени от to до t2 ток нагрузки отсутствует и на выходах преобразователя 3 тока в напряжение (фиг.2а) и компараторов 7 и 8 напряжения (фиг.2д, г) присутствует сигнал лог. О. При этом на выходах элементов И-НЕ 11 и 12 и на первых входах элементов И 15 и 16 (фиг.2з,ж), . на первых входах и выходах переключателя

18,а также на вторых входах элементов И

21и 22 устанавливается сигнал лог. 1. Сиг- налы лог. 1 на выходах элементов И 21 и

22(фиг.2н,с) и на выходах блоков 20 и 23 формируются только после первого перехода через нуль напряжения UL Согласно диаграмме (фиг.2а) вначале отпирается тиристор, пропускающий ток положительной полярности, затем тиристор отрицательной полярности.

Таким образом, осуществляется самозапуск схемы формирователя. Длитель- ность управляющих импульсов без учета зон срабатывания компараторов напряжения равна длительности полуволны тока нагрузки.

Во втором положении переключателя 18 сигналы на вторые входы элементов И 21 и 22 поступают с выходов И 15 и 16 (фиг.2и,к). На выходах элементов И 21 и 22 эти сигналы повторяются. В данном случае длительности управляющих импульсов в за- висимости от характера активно-индуктивной нагрузки может изменяться в пределах от Т/4 до Т/2. Такое управление тиристорами может быть использовано, например, в преобразователях перемен- ного напряжения в переменное с дискретным переключением ответвлений силового трансформатора, которое обеспечивает коммутацию тиристоров без бросков токов и перенапряжений.

В третьем положении переключателя 18 на первые входы элементов И 21 и 22 сигналы поступают с выходов компараторов 9 и 13 напряжений. При этом импульсы управления тиристорами синхронизируются с напряжением Ui, а их длительность составляет Т/2 (фиг 2б,в).

При использовании в качестве выход- ныхблоков20и23 известных(например, как у прототипа) по переднему фронту импульсов с выходов элементов И 21 и 22 может быть осуществлено также импульсно-фазо- вое управление тиристорным коммутатором,

Формула изобретения

Формирователь импульсов для управления тиристорным коммутатором, содержащий датчик напряжения, включенный параллельно источнику переменного напряжения, к которому подключена нагрузка, ти- ристорный коммутатор, шину логической 1, первый компаратор напряжения, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом источника опорных напряжений, а неинвертирующий - с выходом датчика напряжения, первый и второй элементы И-НЕ, формирователь импульса при включении источника питания, зход которого соединен с шиной логической 1, D-триг- гер, R-вход которого соединен с выходом формирователя импульса при включении источника питания, первый и второй выходные блоки, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами тиристорного коммутатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены преобразователь токэ в напряжение, четыре элемента И, элемент ИЛИ, второй,третий и четвертый компараторы напряжений и трехпозиционный двухполюсный переключатель, причем выход преобразователя тока в напряжение соединен через нагрузку, источник переменного напряжения и тиристорный коммутатор с его входом, а его второй выход - с инвертирующим входом второго и неинвертирующим входом третьего компараторов напряжения, второй, третий и четвертый выходы источника опорных напряжений соединены соответственно с неинвертирующим входом второго, с инвертирующим входом третьего, с неинвертирующим входом четвертого компараторов напряжений, при этом инвертирующий вход последнего соединен с выходом датчика напряжения, выход второго компаратора напряжения соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход третьего компаратора - с первым входом второго элемента И-НЕ, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ соединены с шиной логической 1, выходы первого и второго элементов И-НЕ

соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И и с первыми неподвижными контактами трех- поэиционного двухполюсного переключателя, а выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вторыми неподвижными контактами первого и второго полюсов переключателя, выход первого компаратора напряжения соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, с вторым входом первого логического элемента И и с третьим неподвижным контактом второго полюса переключателя, выход четвертого компаратора напряжения соеди0

5

нен с вторыми входами логического элемента ИЛИ и второго элемента И и с третьим неподвижным контактом первого полюса переключателя, S-вход D-триггера соединен с общей шиной, D-вход - с шиной логической 1, С-вход-с выходом элемента ИЛИ, а его прямой выход - с первыми входами третьего и четвертого элементов И, подвижные контакты первого и второго полюсов переключателя соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго выходных блоков формирователя.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к преобразовательной технике. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей формирователя путем управления тиристорным коммутатором при помощи импульсов, синхронизированных с током нагрузки, или импульсов, сформированных с использованием напряжения питания и тока нагрузки. Формирователь импульсов содержит источник 1 переменного напряжения, тиристорный коммутатор 2, нагрузку 4, датчик 5 напряжения, источник 6 опорных напряжений, компаратор 9 напряжений, шину 10 логической "1", элементы И-НЕ 11, 12, формирователь 14 импульса при включении источника питания, D-триггер 19 и выходные блоки 20, 23. С целью достижения цели изобретения в устройство введены преобразователь 3 тока в напряжение, компараторы 7, 8 и 13 напряжения, элементы И 15, 16, 21, 22, элемент ИЛИ 19, трехпозиционный двухполюсный переключатель 18, что позволяет формировать импульсы с использованием напряжения питания и тока нагрузки или импульсы, синхронизированные с током нагрузки. 2 ил.

&