Бесконтактный переключатель питания Советский патент 1979 года по МПК H03K17/567 

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ, ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПИТАНИЯ

1

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, выполненны.м на базе силовой полупроводниковой техники, а именно к бесконтактным авто.матическим переключателям на силовых тиристорах, выполняющих функцию переключения питания с одной сети на другую.

Бесконтактные переключатели питания предназначены для электроснабжения таких потребителей,как вычислительные системы, системы регулирования, систе.мы контрольно-измерительных приборов, системы авто.матического управления сложными технологическими процессами и т. д., где некоторые элементы (например запоминающие устройства) не допускают длительного перерыва питания.

Известны тиристорные переключатели питания, в которых переключение потребителя осуществляется с помощью тиристоров, в качестве резервного источника испо.тьзуется аккуму.чяторная батарея, постоянное напряжение которой преобразуется в неременное си.чусоидальное с помощью инвертора, причем выходное напряжение инвертора синхронизируется с напряжением основного источника питания (генератором) 1.

Недостатком этих устройств является то, что напряжепия основной и резервной сети в режи.ме переключения должны быть синхронизированы. что при питании потребителя от двух независимых генераторов ведет к дополнительпому применению мощного трансформатора, вынр5-:мителя и инвертора, что в свою очередь, ведет к увеличению габаритов, стоимости системы резервирования

н к снижению надежности работы системы резервирования в целом.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является тиристорный выключатель, используемый в установках гарантированного питания, содержащий общий блок управления, в каждой фазе обеих сетей - силовые ячейки, состоящие из встречно-паралле,пьно включенных тиристора и диода, узел принудительной конденсаторной коммутации, один вывод которого соединен с анодом коммутирующего тиристора, катод которого подключен к нагрузке, а второй вывод через два .июда : unpaiiiOM направлении подк, к;чсч| к фазным входам чстройстна 2|. С)) ти yctpoiicTiia применяются только для сетей е изолированной нейтралью. Це.ль из(;бретения - обеспечение работы итройства в сетях с заземленной нейтралью. Это дости|-ается те.м, что в бесконтактный нерек.почател11 нитання, содержащий в каждой из фаз основн.ой и резервной сети нрерынито.И гока, блок иринудите.тьной кои;1снсат( коммутации и блок управ., В1.1Х1)Д1)1 которого соединены с управ.тяющн 1 1 ч.кктр-одамн тиристоров переключателей, в кaл.yк) H.I фаз ocHOBiioa и резервной сети тонс). ии Л1ьно введены встреч но-н ара лл ельliu включенные ком.мутирующие тиристоры и нстрсчно-нара:1ле:1ьно включенные тнpficropiii. иос.1едовате.1ьно с которы.ми включены 1езисторы. Выводы встречно-гшрал.le.UiHo вк.1юченны. коммутнруюии1Х тирисонон соединены с соответствующим фазным i.xo.ioM 1ерек,т1очаге,1я и с одни.м из выводов :,И)ка нринудите.чьной конденсаторной комл1 r;ii.,;i, а пос,.1едовательно с(х диненные псг1).-чио-11а1.1ал;1ельно вк.чюченные тиристоji:,; ;: резистор включены иараллельно блоку ; г 1П ди7е.1ЬН()И конденсаторной ко.м.мутама ipiii. I изооражеиа нрщщиниа.чьная -лКкгрическая схе.ма бесконтактного пере1ч,;|очаге. 1я И1п ан11я; на фнг. 2 приведена ирсмслная диаграм.ма токов и напряжений ) iH-/i ii.ie не1)еключен11я. Ьссконт;1ктньп1 переключатель нитания соКржит силовые тнр11сто|)ы 1 -8, коммутиpxioHuie тиристоры 9-16; тиристоры 17--20; ,1;с1о;м 1 21, 22; б. 23, 24 Г1рнн днте;1ьiioi К .)и.1енсат(;)Н1)й коммутации и блок 25 i;);iii.ieiiHJi. iia фиг. 2- на диаграмме а изображен -;ч;;.пк)й ток фазы А; на диагра.мме б |ЛГ)Дной ток фазы В; на диаграмме & -сигнал унравления на тиристорах 9, 14, 17, 19; на диаграмме 2 - сигнал унравления на тнристо1)ах 10, 13, 18, 20; на днаграмv,e 9 ток коммутирующего конденсатора . на диагра.мме б - напряжение на i-.(iM yIирующе.м конденсаторе фазы А; иа рамме Ж ток коммутирующ.его конденсатора фазы В; на диаграмме -- ианряженис на коммутирующем конденсаторе фазы В; на днаграм.ме и. -- сигнал .включения силовых TH()HCTOpoii резервной сети. Ьесконтакт1М)1Й Переключатель 1ПТ1ания |)аботает следующн.м образо.м. При нервоначальном вк;1ючении о.лок 2о уиравлення аналн;и1рует напряжения всех (|1аз основной и резервной сети и выдас-ч снгна.чы на вк.лючение CH.IOBLJIX тиристоров одной из сетей. При снижении напряжения раб()таюн.1ей сети ниже .мого, блок 25 уг1)авлеиия с,iи.мает снгиа.чы унравления со всех силовы.х гиристоров и подает сигна.чы уи)ав.1ения на соответствующие ком.мутир ю щие ти)исторы, обеспечивая этим принудительное запирание тс)копроводяп.их силовых тиристоров. Г1осле окончания цикла ирииудительного запирания блок 25 управления подает сигналы управления на силовые тиристоры резервной сети. Если была включена оеновная сеть, то в .мо.мент снижения напряжения основной сети распределение фазных токов соответствует изображенному иа фиг. 2 (а,5), т. е. проводящими являются тиристоры 1 и 5. Блок 23, -24 состоит из коммутирующего конденсатора и индуктивности, причем полярность предварительного заряда конденсатора соответствует фиг. 2е и фиг. 2з. При снижении напряжения работающей сети блок 25 снимает сигналы уноавления со всех силовь х тиристоров 1-8 и подает сигналы управления на тиристоры 9, 14, 17, 19 и 10, 13, 18, 20. В фазе А конденсатор блока 23 иере$аряжается в замкнутом контуре по цепи; конденсатор, резистор 21, тиристор 17, индуктивность, конденсатор. При этом создается запирающее напряжение на тиристоре 1. Время полного перезаряда конденсатора t f составляет 0,5-I мс. Тиристоры 17, 18, 19, 20 установлены для обеспечения независимости времени полного перезаряда (коммутации) от величины нагрузки (цепь перезаряда не про.ходит через нагру;;ку) и для устанения коммутационных перенапряжений на нагрузке. Резисторы 21, 22 предназначены для обеспечения оптимального обратного напряжения на соответствующем выключаемом силовом тиристоре. Для больщинства тиристоров нрн увеличении обратного }1апряжения более 15-30 В время выключения практически не уменьщается. В фазе В конденсатор блока 24 перезаряжается до иротивопсхтожной полярности по параллельным цепям. Первая цепь; конденсатор, тиристор 5, тиристор 14, индуктивность, конденсатор. Вторая цепь; конденсатор, резистор 22, тиристор 19, индуктивность, конденсатор. При первая цеиь практически шунтирует вторую. Частота заряда , чем в случае фазы А, так как в контур перезаряда практически не входит резистор 22. При втором цикле перезаряд происходит но цепи; конденсатор, индуктивность, тиристор 20, резистор 22, конденсатор. При этом создается запирающее напряжение на тиристоре 5. Таким образом, иринудительное выключение обоих силовых тиристоров обеспечивается за время 1 мер .. после этого подаются сигналы управления на силовые тиристоры резервной сети. Следовательно, время |ереключения без учета времени реагирования на c iижeниe нанряжения составляет 0,5 1 мс в зависимости от грунгия тиристоров, работающих во время выключения. Предложенный бесконтактный переключатель питания расширяет об.ласть примепения перек.початсля, что даег возможность о успехом применить его в как с изолированной, так н с заземленной нейтралью, д.тя резервирования электроснабжения ответстве111П)1х потребителей. лои екак)н.и1х MIJннма.. fiepepbiB нитан.ия.

Формула изобретения

Бесконтактный переключатель пнтанин. содержащий в каждой из фаз основной и резервной сетн нрерь вателн тока, блок н|инудительиой конденсаторной ком.мутации и блок управления, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров переключателей, отличающийся тем, что. с целью обеснеченнй работы устройства в сетях с заземле1П10й нейтралью, в каждую ич фаз основной н резервной сети донолпите,1ьио введены в.стречно-нараллелыю включе: ные коммутирующие тнристорь и всгпг иара.ьчельно включенные тнристор1л, пс. .: довате.льно с которыми включены резистор :... 11|)ичем выводы встречно-нара.ые.чьно В1.1К1:енных коммутирующих тиристоров соедиH(4iiji с соответствуюнщм фазным входом нереключателя и с одним из выводов блока принудительной конденсаторно комм тации а носледовательно соединенные вст)ечнонарал.1ельно вк.чюченные тиристоры и pt,знстор включены параллельно блокх lip.iiHxдительной конденсаторной комм гаипи.

Источникн HH(|jopM;iu;;:i. 11рннят1,1е во внимание iipi; vKi-iUin изе 1. Заявка Японии Л 49-9м1 K.I. 38 -. 1974.

1-5с;-С(;К)л1:1 Il ii,. ч ii)-TeXHI:K ; v i i- К; .:ч;Ч ., i ;i. I. il. тюнб). 1. -ч

.2