Тиристорный ключ переменного тока Советский патент 1974 года по МПК H03K17/56 

1

Изобретение может использоваться в автоматическом управлении и автоматике для коммутации нагрузки, имеющей активный или емкостный характер в цепях переменного напряжения, частота которого может изменяться в широком диапазоне.

Известны тиристорные ключи переменного тока, содержащие два встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристора, последовательно с которыми включена нагрузка и цепочка, состоящая из последовательно включенных конденсатора, резистора и диода, причем место соединения конденсатора и резистора через резистор подключено к управляющему электроду одного из коммутирующих тиристоров.

Однако известные тиристорные ключи переменного тока не обладают свойствами самоудержания во включенном состоянии и не могут работать на емкостную нагрузку.

Цель изобретения - обеспечение самоудержания во включенном состоянии и возможности коммутировать емкостную нагрузку.

С этой целью параллельно-последовательно соединенным нагрузке и коммутирующим тиристорам дополнительно включена цепочка, состоящая из последовательно включенных тиристора, диода и двух резисторов, причем управляющий электрод тиристора через резистор и диод подключен к месту соединения нагрузки с коммутирующими тиристорами, а место соединения резисторов через конденсатор подключено к управляющему электроду соответствующего коммутирующего тиристора,

катод которого подключен к управляющему электроду через диод.

На чертеже изображена принципиальная

схема тиристорного ключа переменного тока.

Тристорный ключ содержит встречно-параллельно включенные коммутирующие тиристоры 1 и 2, подключающие нагрузку 3 к шинам 4 и 5 источника переменного напряжения, схему управления для отпирания коммутирующего тиристора 2, содержащую диод 6, резисторы 7, 8 и конденсатор 9, схему управления для отпирания тиристора 1, содержащую дополнительный тиристор 10, управляющий электрод которого через резистор 11 и диод 12 подсоединен к зажиму 13 нагрузки 3, диод 14,

резисторы 15, 16, конденсатор 17, подсоединенный как к общему выводу 18 резисторов 15 и 16, так и к управляющему электроду коммутирующего тиристора 1, щунтирующий диод 19 и ключ 20, коммутирующий тиристор 1 открывается внещним сигналом, который подается на его вход 21.

Тиристорный ключ переменного тока работает следующим образом.

Коммутирующий тиристор 1 отпирается в

начале положительного полупериода переменного напряжения подачей внешнего сигнала на его вход 21, и к нагрузке 3 прикладывается переменное напряжение. Конденсатор 9 начинает заряжаться от источника переменного напряжения (шины 4 и 5) через диод 6, резистор 7 и открытый коммутирующий тиристор 1 и одновременно разряжаться через резистор 8 и переход управляющий электрод-катод коммутирующего тиристора 2.

В случае емкостной нагрузки ток нагрузки 3, который сдвинут по фазе по отношению к переменному напряжению, при достижении переменным напряжением амплитудного значения уменьшается до нуля, и коммутирующий тиристор 1 запирается, но в этот момент ток разряда конденсатора 9 достаточен для отпирания коммутирующего тиристора 2. Ток нагрузки 3 меняет направление и к началу отрицательного полупериода переменного напряжения достигает максимального значения, и следовательно, коммутирующий тиристор 2 остается в открытом состоянии.

В случае же активной нагрузки ток нагрузки 3, который совпадает по фазе с переменным напряжением, в начале отрицательного полупериода переменного напряжения уменьшается до нуля, и коммутирующий тиристор 1 запирается, но и в этот момент времени ток разряда конденсатора 9 достаточен для отпирания коммутирующего тиристора 2, и ток нагрузки 3 меняет свое направление.

Как только к нагрузке 3 прикладывается другой полупериод переменного напряжения (зажим 13 имеет положительный потенциал), дополнительный тиристор 10 отпирается, и конденсатор 17 начинает заряжаться от источника переменного напряжения (шины 4 и 5) через открытый тиристор 10, диод 14, резистор 15 и диод 19 до некоторого максимального значения напряжения с полярностью, указанной на чертеже. Диод 19 шунтирует переход управляющий электрод-катод коммутирующего тиристора 1 и тем самым снимает отрицательный потенциал с его управляющего электрода во время заряда конденсатора 17. Диод 14 препятствует разряду конденсатора 17 через тиристор 10. Резистор 15 ограничивает ток разряда конденсатора 17. Как только конденсатор 17 зарядится, шунтирующий диод 19 запирается, и конде}1сатор 17 начинает разряжаться через резистор 16 и переход унравляющий электрод-катод коммутирующего тиристора 1.

В случаем емкостной нагрузки в момент достижения переменным напряжением максимального значения ток нагрузки 3 сиова иринимает нулевое значение, коммутирующий тиристор 2 запирается. Однако ток разряда конденсатора 17 достаточен для повторного отпирания коммутирующего тиристора 1 в данный момсит времени, при этом ток нагрузки 3 снопа меняет свое направление. В начале положительного полупериода следующего периода переменного нанряжения ток нагрузки 3 достигает максимального значения, и коммутирующий

тиристор 1 остается в открытом состоянии.

В случае активной нагрузки в начале положительного полупериода следующего периода переменного напряжения коммутирующий тиристор 2 запирается, но ток разряда конденсатора 17 достаточен для повторного отпирания коммутирующего тиристора 1 и в этот момент времени.

Далее процесс работы тиристорного ключа повторяется, схема управления, собранная на

донолнительном тиристоре 10, резисторах 11, 15 и 16, диодах 12, 14, 19 и конденсаторе 17, каждый раз обеснечивает отпирание коммутирующего тиристора 1 при прохождении тока нагрузки 3 через нуль в течение второй половины отрицательного нолупериода и в начале ноложительного нолуиериода переменного напряжения, а схема уиравления, собранная на диоде 6, резисторах 7, 8 и конденсаторе 9 каждый раз обеспечивает отпирание коммутирующего тиристора 2 при прохождении тока нагрузки 3 через нуль в течение второй половины ноложительного полупериода и в начале отрицательного нолунериода переменного напряжения.

Выключение тиристорного ключа осуществляется ключом 20, который шунтирует переход управляющий электрод-катод коммутирующего тиристора 1.

Предмет изобретения

Тиристорный ключ иеременного тока, содержащий два встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристора, последовательно с которыми включена нагрузка и цепочка, состоящая из последовательно включенных конденсатора, резистора и диода, причем места соединения конденсатора и резистора через резистор подключено к управляющему электроду одного из коммутирующих тиристоров, отличающийся тем, что, с целью обеспечения самоудержания во включенном состоянии и возможности коммутировать емкостную нагрузку, в ключе параллельно-последовательно соединенным нагрузке и коммутирующим тиристорам дополнительно включена цепочка, состоящая из последовательно включенных тиристора, диода и двух резисторов, причем управляющий электрод тиристора

через резистор и диод подключен к месту соединения нагрузки с коммутирующими тиристорами, а место соединения резисторов через конденсатор подключено к управляющему электроду соответствующего коммутирующего тпристора, катод которого подключен к упправляющему электроду через диод.