Устройство управления тиристорным коммутатором переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H03K17/72 

I

Изобретение относится к тиристорным коммутаторам переменного тока, может быть ис- пользовано, например, для управления тиристорными коммутаторами с трансформаторной натрузкой.

Известко устройство управления тиристорным коммутатором переменного тока И, содержащее элементы синхронного управления тиристором.

Оно не обеспечивает ограничения броска тока через тиристор и нагрузку в момент включения.

Известно также устройство управления тиристорным коммутатором переменного тока, содержащее усилитель-формирователь импульсов запуска, выход которого подключен к управляющему переходу тиристора, управляемый формироваталь задержанных импульсов, импульсный вход которого соединен с формирователем синхроимпульсов, подключенным к сети питания, а управляющий вход - к первому выходу источника линейно нарастающего сшнала, и источник управляющего сигнала 21

Недостаток прототипа - невысокая надежность из-за броска тока при включении нагрззки.

Цель предложения - повьнйение надежности путем исключения броска тока при включении нагрузки.

С этой целью в устройство управления тиристорным коммутатором переменного тока, содержащее усилитель-формирователь, выход которого подключен к управляющему переходу тиристора, управляемый формирователь задерtoжанных импульсов, импульсный вход которого соединен с формирователем синхроимп льсов, подключенным к сети питания, а управляющий вход - к первому выходу источника линейно нарастающего , и источник управляющего сигнала, введены элемент И, пороговый элелвент и элемент ИЛИ, выход которого подключен ко входу усилителя формирователя, первый вход - к выходу управляемого формирователя задержанных импульсов, второй к третий входы - к прямому и 1шверсному выходам порогового элемента, а четвертый вход - к импульсному входу формирователя задержанных импульсов, соединенному с формирователем синхроимпульсов через элемент И, второй вход которого соединен с выходом источника управляющего сигнала и со входом источника линейно нарастающего сигнала, ко второму выходу которого подключен вход порогового элемента. Структурная электрическая схема предложенного устройства приведена на фиг. 1; на фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжений в точках схемы. Устройство содержит подключаемый к сети переменного тока формирователь синхроимпульсов 1, соединенный с первым входом эле мента И 2; управл-яемый формирователь задержанных импульсов 3, импульсный вход ко торого соединен с вь1ходом элемента И 2, источник управляющего сигнала из RS-триггера 4 и кнопок управления 5 и 6, выход котО рого соединен со вторым входом элемента И 2, источник линейно-нарастающего сигнала, состоящий из интегратора 7 и генератора тока 8, причем вход интегратора 7 подключен к выходу RS-триггера 4, а выход - к управляющему входу управляемого формирователя задержанных импульсов; пороговый элемент 9 вход которого подключен ко второму выходу источника линейно нарастающего сигнала, элемент 2И-ИЛИ 10, первый вход которого соединен с выходом управляемого формирователя эадержаннных импульсов, второй вход - с инверсным выходом порогового элемента, третий вход - с выходом элемента И 2, четвертый вход - с прямым выходом порогового элемента, а выход - с входом усилителя-формирователя 11, подключенного к управляющему переходу тиристора 12, включенного последовательно с трансформаторной нагрузкой 13 в цепь источника переменного тока. Устройство работает следующим образом. Синусоидальное напряжение сети (фиг. 2, а

поступающее на фори рователь синхроимпульсов 1, преобразуется в импульсы (фиг. 2, б), совпадающие с начапом каждого полупериода напряжения сети и имеющие длительность, достаточную для включения тиристора 12. Эти импульсы поступают на первый вход элемента И 2. В отключенном состоянии на второй вход элемента И 2 приходит сигнал логического О с прямого выхода триггера 4. Поэтому на выходе элемента 2 сигнал также имеет уровень логического О, в результате чего импульсы запуска тиристора 12 отсутствуют. При этом выходное напряжение интегратора 7 и выходной ток генератора 8 равны нулю, сигнал на прямом выходе порогового элемента 9 соответствует логическому О.

При подаче кнопкой 5 команды Вкл. (фиг. 2, в) на S-вход триггера 4 сигнал логической 1, поступающий с его прямого выПосле того как напряжение на выходе интегратора 7 достигнет порога срабатывания порогового элемента 9, сигнал логической 1 охватывается на его прямом выходе, и на выход элемента 2И-ИЛИ 10 проходить импульсы с элемента И 2, передний фронт которых не имеет задержки относительно начала полупериодов напряжения сети.

С элемента 10 импульсы поступают на усилитель-формирователь 11. Здесь формируются импульсы запуска тиристора 12 (фиг. 2, з), синхрониэзфованные передним фронтом выходных импульсов. На выходе усилителя-формирователя 11 получаются сигналы, задержка которых относительно начала полупериодов напряжения сети прстеценно уменьшается до нуля, в результате угол включения тиристора 12 уменьшается от величины, близкой к 180°, до 0°. 4 хода на второй вход элемента И 2, разрешает прохождение импульсов с формирователя синхроимпульсов J на первый вход управляемого формирователя задержанных импульсов 3 и на третий вход элемента 2И-ИЛИ 10. Формирователь 3, запускаемый передним фронтом входных сигналов, вырабатывает импульсы, сдвинутые к концу полупериодов напряжения сети (фиг. 2, г), которые поступают на первый вход элемента 2И-ИЛИ 10, С трштера 4 сигнал логической 1 поступает также на интегратор 7, разрещая его работу. В течение определенного промежутка времени напряжение на выходе интегратора (фиг. 2, д) плавно изменяется от О до максимального значения. Одновременно с этим плавно изменяется от О до максимального значения и выходной ток генератора 8, подключенного к времязадающей цепи управляемого формирователя задержанных импульсов 3 через его второй вход. При увеличении разрядного тока времязадающей цепи величина задержки импульсов постепенно уменьщается, в результате чего переднш фронт выходных импульсов перемещается от конца к началу полупериодов напряжения сети. В процессе повыщения выходного напряжения интегратора 7 от О до некоторого уровня, соответствующего порогу срабатывания порогового элемента 9, сигнал на прямом выходе порогового элемента (фиг- 2, е) равен логическому О. Этот сигнал запрещает прохож,цение на выход элемшта 2 И-ИЛИ 10 (фиг, 2,ж) импульсов с элемента И 2. На выход элемента 2И-ИЛИ 10 проходят импульсы с управляемого формирователя задержанных импульсов 3, что обеспечивается сигналом логической , поступающим на второй вход элемента 2 с инверсного выхода порогового элемента. при подаче кнопкой 6 команды Выкл. на прямом выходе триггера 4 сигнал становится равным логическому О, поступление импульсов через элемент И 2 прекращается, и тиристор 12 выключается. Одновременно с этим интегратор 7 сбрасьшается в нуль, поро говый элемент 9 пере1слючается в первоначаль ное состояние, и устройство подготавливается к следующему циклу включения. Таким образом, при включении устройства нагрузка, например, трансформатор постепенно выводагтся на питание номинальным напряжением сети (фиг. 2, и). При этом имеет место переходный процесс, характеризующийся -последовательностью частных циклов перемагничивания трансформатора, О1феделяемых амплитудой и длительностью импульсов напряжения, который заверщается выходом трансфо матора на рабочий цикл перемагничивания. Благодаря частным циклам перемагничивания ток включения трансформатора ограничивается на заданном уровне, например, на уровне тока коммутирующего тиристора. Это способствует повышению надежности устройства в целом, позволяет полнее использовать по мощности как тиристор, так и трансформатор. Формула изобретения Устройство управления тиристорным коммутатором переменного тока, содержащее усили66тель-формирователь, выход которого подключен к управляющему переходу тиристора, управляемый формирователь задержанных импульсов, импульсный вход которого соединен с формирователем синхроимпульсов, подключенным к сети питания, а управляющий вход - к первому выходу источника линейно нарастаюп1его сигнала, и источник управляющего сигнала, отличающееся тем, что, С целью повыщения его надежности путем исключения броска тока при включении нагрузки, введены элемент И, пороговый элемент и элемент 2И-ИЛИ, выход которого подключен ко входу усилителя-формирователя, первый вход к выходу управляемого формирователя задержанных импульсов, второй и третий входы - к прямому и инверсному выходам порогового элемента, а четвертый вход - к импульсному входу управляемого формирователя задержанных импульсов, соединенному с формирователем синхроимпульсов через элемент И, второй вход которого соединен с выходом источникауправляющего сигнала со входом источника линейно нарастающего сигнала, ко второму выходу которого подключен вход порогового элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3569999, кл. 307-252, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР N 488302, кл. Н 02 Р 13/16, 07.06.73 (прототип).