Коммутатор переменного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H03K17/68 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных регуляторах переменного тока.

Известен коммутатор переменного напряжения, содержащий силовой ключ на встречно-параллельно соединенных тиристорах, импульсный трансформатор, понижающий трансформатор, два диодных моста, дополнительный тиристор, ключ 1.

Недостатком известного коммутатора является низкая надежность, вызванная сложностью схемы выделения нуля, а также неустойчивостью работы схемы формирования импульсов управления тиристорами.

Известен коммутатор переменного напряжения, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, соединенных врез нагрузку с первой и второй шинами источника сетевого напряжения, формирователь меандра, инвертор, два Т-триггера, два формирователя импульсов, два элемента И-НЕ, два электронных коммутатора, выход которых соединен с входом оптронов, причем выход оптронов через резистор соединен между управляющим электродом и анодом соответствующих тиристоров 2.

Недостатком известного коммутатора является ненадежность его работы, обусловленная сбоями в работе Т-триггеров. Экспериментальные исследования формирователей меандра, выполненных на транзисторах, показали, что вследствие различных наводок, помех в сети, несинусоидальности сетевого напряжения в моменты включения транзисторного ключа возникает иррегулярный кратковременный импульс, который вызывает сбой в работе логических устройств. Кроме того, коммутатор не обеспечивает, как указано в описании, формирование частот, кратных сетевой. Это приводит к появлению постоянной составляющей напряжения и тока, вынужденному намагничиванию гальванически связанного с коммутатором машинного электрооборудования, росту потерь электроэнергии.

Цель изобретения - повышение надежности.

Цель достигается тем, что в коммутатор переменного напряжения, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, соединенных через нагрузку с первой и второй шинами источника сетевого напряжения, резистор, формирователь меандра, элемент И, электронный ключ, опт- рон, причем вход формирователя меандра соединен с первой и второй шинами источника сетевого напряжения, один вход элемента И соединен с клеммой для подключения источника управляющего напряжения, выход электронного ключа соединен с входом оптрона, введены диодный мост и два

одновибратора, причем выход формирователя меандра соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с другим входом элемента И, выход элемента И соединен с входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом электронного коммутатора, входная диагональ диодного моста через резистор подключена к управляющим электродам тиристоров, а выходная - к выходу оптрона, при этом длительность импульса второго одновибратора составляет 0,6-0,9 периода сетевого напряжения.

Анализ патентных материалов и научно- технической литературы показал, что предложенный коммутатор отличается от известных введением в систему управления одновибратора, формирующего временной импульс длительностью , превышающей полупериод питающего напряжения, а также связями одновибратора с другими элементами системы управления, Указанные связи соответствуют критерию существенные отличья.

Положительный эффект от использованмя коммутатора заключается в значительном упрощении его системы управления, обеспечении на выходе коммутатора четного числа полуволн напряжения, что улучшает работу гальванически связанного с

коммутатором машинного электрооборудования, снижает потери электроэнергии.

На фиг. 1 представлена функциональная схема коммутатора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Коммутатор (фиг. 1) содержит два

встречно-параллельно включенных тиристора 1, соединенных через нагрузку 2 с первой 3 и второй 4 шинами источника сетевого напряжения, формирователь 5 меандра, элемент И 6, одновибраторы 7 и 8, электронный ключ 9, оптрон 10, диодный мост 11, резистор 12. Вход формирователя 5 меандра соединен с первой и второй шинами 3 и А источника сетевого напряжения,

а выход - с входом одновибратора 7, выход которого соединен с входом Х1 элемента И 6. Вход Х2 элемента И 6 соединен с клеммой 13 для подключения источника управляющего напряжения Uy, а выход - с входом

одновибратора 8, Выход одновибратора 8 соединен с входом электронного ключа 9, выход которого соединен с входом оптрона 10. Выход оптрона 10 соединен с выходной диагональю диодного моста 11, входная диагональ которого включена через резистор

12 между управляющими электродами тиристоров 1. Кроме того, на фиг. 1 представлены шины 14 и 15 источника постоянного напряжения для питания системы управления.

Коммутатор работает следующим образом.

При подаче соответствующих значений напряжения на шины 3 и 4 источника сетевого напряжения (фиг. 2а), а также на шины 14 и 15 источника постоянного напряжения на выходе формирователя 5 формируется меандр (фиг. 26), по фронту которого запускается одновибратор 7, формируя на своем выходе короткие импульсы (фиг. 2в). При отсутствии управляющего напряжения Uy на клемме 13 сигнал на выходе элемента И

6равен нулю и одновибратор 8 не запускается. Оптрон 10 не горит, тиристоры выключены.

При подаче в момент ti на вход Х2 элемента И 6 управляющего напряжения Uy (фиг. 2г) импульсы с выхода одновибратора

7поступают на вход одновибратора 8 (фиг. 2д). Одновибратор 8 запускается по фронту поступающего на его вход импульса (момент ta ) и формирует на своем выходе импульс длительностью, превышающей полупериод сетевого напряжения (фиг. 2е). Этот импульс подается на вход электронного ключа 9. который включает излучатель оптрона 10. Фототиристор оптрона 10 включается, шунтируя через резистор 12 управляющие электроды тиристоров 1, Тиристоры 1 открываются, пропуская в нагрузку 2 период сетевого напряжения (фиг. 2ж). При наличии управляющего напряжения Uy одновибратор 8 запускается в моменты ta, t4 по фронту меандра и обеспечивает открывание тиристоров 1 на последующий период сетевого напряжения.

При снятии управляющего напряжения Uy в момент ts импульс на выходе одновибратора 7 сохраняется до момента т.е. обеспечивая включение тиристоров 1 на период сетевого напряжения.

Таким образом, предложенный комму- татор, имея более простую схемотехнику выполнения, обеспечивает включение нагрузки на четное число полуволн сетевого напряжения, в результате устраняется постоянная составляющая тока в питающей сети, вынужденное намагничивание гальванически связанного с сетью машинного электрооборудования, снижаются потери электроэнергии, повышается надежность работы

Формула изобретения

Коммутатор переменного напряжения, содержащий два встречно параллельно}

включенных тиристора, соединенных через нагрузку с первой и второй шинами источника напряжения, резистор, формирователь меандра, элемент И, электронный ключ, оп- трон, причем вход формирователя меандра

соединен с первой и второй шинами источника напряжения, один вход элемента И соединен с шиной управления, выход электронного ключа соединен с входом оптрона, отличающийся тем, что, с целью

повышения надежности, введены диодный мост и два одновибрэтора, причем выход формирователя меандра соединен с входом первого одноаибратора, выход которого соединен с другим входом элемента И, выход

элемента И соединен с входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом электронного ключа, входная диагональ диодного моста через резистор подключена к управляющим электродам

тиристоров, а выходная - к выходу оптрона, при этом длительность импульса второго одновибратора составляет 0,6-0,9 периода напряжения,

Коммутатор переменного напряжения относится к преобразовательной технике и может быть использован в тиристорных регуляторах переменного тока. Коммутатор содержит тиристорный ключ 1, формирователь 5 меандра, элемент И 6, одновибрато- ры 7, 8, причем последний формирует на своем выходе импульс длительности, превышающей пояупериод сетевого напряжения, электронный ключ 9, оптрон 10, диодный мост 11. За счет обеспечения четного числа полуволн сетевого напряжения на нагрузке достигается повышение надежности за счет упрощения коммутатора. 2 ил. f vj g 00 00