Устройство для коммутации переменного напряжения нескольких нагрузок Советский патент 1992 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к области управления электрическими аппаратами переменного тока и может быть использовано в силовых коммутационных устройствах, в гом числе регуляторах и стабилизаторах переменного напряжения и тока и т д.

Известно устройство для коммутации напряжения переменного тока для нескольких нагрузок, содержащее по одному симистору в цепи каждой нагрузки и трансформатор тока в общей цепи нагрузок, гене- ратор управляющих импульсов, соединенный входом со вторичной обмоткой трансформатора тока через элемент оп- ределения нулевых значений тока, а выходом - с распределителем импульсов, отличающийся тем, что с целью повышения надежности, в него введен согласующий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходными выводами генератора управляющих импульсов, а выходная обмотка через электронные ключи, снабженные логической схемой управления, соединена с управляющими цепями симисторов.

Описанное устройство удовлетворительно работает на независимые друг от друга нагрузки, однако, надежность его работы резко падает при работе на индуктивно связанные нагрузки, например на отводы обмотки силового трансформатора.

Наличие напряжения между симистора- ми приводит к появлению токов короткого замыкания при одновременном отпирании болае чем одного симистора. Отсутствие защиты от одновременного отпирания симисторов делает возможным возникновение такого аварийного режима в результате случайной помехи, Вероятность возникновения такого режима возрастает за счет погрешности в определении момента перехода тока через нуль, вызываемый фазовым сдвигом трансформатора тока.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что элемент определения нулевых значений тока, например два встречно-параллельно включенных диода, включен в общую цепь нагрузок непосредственно, а не через трансформатор тока, а также тем, что в устройство введены датчики наличия напряжения, каждый из которых своими входами подключен между символическим катодом и символическим анодом соответствующего симистора, а последовательно соединенные выходные цепи этих датчиков соединены с цепями управления симисторов таким образом, что блокируют управления всеми

симисторами при отпирании любого из них.

Пример реализации предлагаемого устройства показан на рисунке.

Устройство содержит входные выводы

1, 2 и 3 и общий вывод 4, причем входные выводы соединены с нагрузками, которыми в данном примере служат отводы первичной обмотки силового трансформатора 5, начальный вывод обмотки трансформатора 5 соединен с одним из полюсов источника переменного напряжения 6, а второй полюс источника 6 соединен с общим выводом 4 предлагаемого устройства;

входные выводы 1, 2 и 3 соединены с символическими катодами симисторов 7, 8 и 9, символические аноды указанных симисторов объединены и, через элемент 10 определения нулевых значений тока,

подключены к общему выводу 4 устройства;

генератор 11 нулевых отметок, входы которого соединены с выходами элемента 10 определения нулевых значений тока и

блока запуска 12, а выход генератора 11 с синхронизирующим входом блока 13 управления коммутацией;

оптронные ключи 14.15 и 16управления симисторами, один из входных выводов

каждого из которых соединены с соответствующим выходным выводом блока 13 управления коммутаций, а вторые входные выводы объединены и соединены с коллектором транзисторного ключа 17, выходные

выводы оптронных ключей 14, 15 и 16 соединены с символическим анодом и управляющим электродом соответствующего симистора;

датчики напряжения 18, 19 и 20 с порогом срабатывания, входы каждого из которых подключены между основными электродами соответствующего симистора, а выходы - с входными цепями дополнительных оптронных ключей 21, 22 и 23;

источник питания 24 постоянного напряжения, один из полюсов которого соединен с общим выводом блока 13 управления коммутацией, а второй - с эмиттером транзисторного ключа 17, причем база этого

транзисторного ключа соединена с общим выводом блока 13 управления коммутацией через последовательно соединенные выходные цепи дополнительных оптронных ключей 21, 22 и 23 и токоограничивающий

резистор 25. Резистор 26 служит для отвода темнового тока оптронов и для повышения надежности запирания транзистора 17. Блок запуска 12 вырабатывает инициирующий импульс, обеспечивающий отпирание требуемого симистора в начальный момент

работы устройства при включении напряжения питания источника 6.

Устройство работает следующим образом.

Цепь источника переменного напряжения 6 замкнута через обмотку силового трансформатора 5, элемент 10 и один из симисторов. В момент перехода тока через нуль открытый симистор запирается, напряжение на элементе 10 меняет знак, генератор 11 вырабатывает короткий синхроимпульс, который поступает на вход блока 13 управления коммутацией и разрешает изменение состояния его выходов.

В момент окончания синхроимпульса один из выходов, определяемый требуемым алгоритмом работы устройство в зависимости от его конкретного назначения, приходит в активное состояние и подключает один из оптронных ключей управления си- мисторами, соответствующий активному выходу блока 13, к его общему полюсу. Однако, ток во входной цепи соответствующего оптронного ключа появится только тогда, когда напряжение на всех симисторах устройства превысит порог срабатывания датчиков напряжения.

В этот момент выходной ток датчиков 18, 19 и 20 напряжения активиоует оптрон- кые ключи 21, 22 и 23, которые замыкают цепь базы транзистора 17 и тем самым отпирают его. При этом появляется ток через один из ключей управления симистором, соответствующий активному выходу блока 13 управления коммутацией, выходная цепь этого ключа замыкает символический анод соответствующего симистора с его управляющим электродом и симистор включается.

С этого момента и до конца полупериода напряжение на открытом симисторе остается меньше порога срабатывания датчика напряжения, что вызывает запирание соответствующего оптрона в цепи базы транзистора 17, и тем самым исключает возможность отпирания еще какого-либо сим-и- стора, кроме уже открытого, чем и достигается поставленная цель.

Формула изобретения

Устройство для коммутации переменного напряжения нескольких нагрузок, содержащее входные выводы и общий вывод для подключения нагрузок, симисторы по числу входных выводов, элемент определения нулевых значений тока, генератор нулевых отметок, блок запуска, блок управления коммутацией, оптронные ключи по числу симисторов и источник питания постоянного напряжения, один из выводов которого подключен к общему выводу блока управления коммутацией, причем первые силовые выводы симисторов соединены с соответствующими входными выводами для подключения нагрузок, а вторые выводы силовых цепей симисторов объединены, вход генератора нулевых отметок соединен с выходами элемента определения нулевых значений тока и блока запуска, а выход - с синхронизирующим входом блока управления коммутацией, каждый из выходных выводов которого подключен к одному из входных выводов соответствующего оптронного ключа, выходные выводы каждого из которых соединены, соответственно, с анодом и управляющим электродом соответствующего симистора, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности при работе с индуктивно связанными нагрузками, введены датчики напряжения с порогом срабатывания, дополнительные

оптронные ключи по числу симисторов и транзисторный ключ, а элемент определения нулевых значений тока выполнен безреактивным и входной цепью включен между объединенными вторыми выводами силовых цепей симисторов и общим выводом для подключения нагрузок, при этом эмиттер транзисторного ключа соединен с другим выводом источника питания постоянного напряжения, коллектор-с объединенными другими входными выводами основных оптронных ключей, а база - с общим выводом блока управления коммутацией через последовательно соединенные выходные цепи дополнительных оптронных

ключей, входные цепи которых подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения, входами подключенных между основными электродами соответствующих симисторов.

Использование: в силовых коммутационных устройствах, регуляторах и стабилизаторах переменного напряжения и тока. Сущность изобретения: в устройство для коммутации переменного напряжения неs LooJ скольких нагрузок, содержащее входные выводы 1, 2, 3 и общий вывод 4 для подключения нагрузок, симисторы 7. 8, 9 по числу входных выводов, элемент 10 определения нулевых значений тока, генератор 11 нулевых отметок, блок 12 запуска, блок 13 управления коммутацией, оптронные ключи 14,15,16 по числу симисторов и источник 24 питания постоянного напряжения, введены датчики 18,19,20 напряжения с порогом ера - батывания, дополнительные оптронные ключи 21,22, 23 по числу симисторов и транзисторный ключ 17, что позволяет повысить надежность при работе с индуктивно связанными нагрузками. 1 ил Ј | ч ел о ел W со