RU1774488C - Ac voltage commutator - Google Patents

Abstract

Коммутатор переменного напр жени  относитс  к преобразовательной технике и может быть использован в тиристорных регул торах 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 по упериод сетевого напр жени , электронный ключ 9, оптрон 10, диодный мост 11. За счет обеспечени  четного числа полуволн сетевого напр жени  на нагрузке достигаетс  повышение надежности за счет упрощени  коммутатора. 2 ил. f vj g 00 00The AC voltage switch is a converter technology and can be used in thyristor AC controllers. The switch contains a thyristor switch 1, a shaper 5 of the meander, an element And 6, one-shots 7, 8, and the latter generates an output pulse of a duration exceeding the mains voltage period, an electronic switch 9, an optocoupler 10, a diode bridge 11. Due to By providing an even number of half-waves of the mains voltage at the load, an increase in reliability is achieved by simplifying the switch. 2 ill. f vj g 00 00

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных регул торах переменного тока.The invention relates to a converter technique and can be used in thyristor AC controllers.

Известен коммутатор переменного напр жени , содержащий силовой ключ на встречно-параллельно соединенных тиристорах , импульсный трансформатор, понижающий трансформатор, два диодных моста, дополнительный тиристор, ключ 1.A variable voltage switch is known, comprising a power switch on counter-parallel connected thyristors, a pulse transformer, a step-down transformer, two diode bridges, an additional thyristor, switch 1.

Недостатком известного коммутатора  вл етс  низка  надежность, вызванна  сложностью схемы выделени  нул , а также неустойчивостью работы схемы формировани  импульсов управлени  тиристорами.A disadvantage of the known switch is the low reliability caused by the complexity of the zero allocation circuit, as well as the instability of the operation of the thyristor control pulse generating circuit.

Известен коммутатор переменного напр жени , содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, соединенных врез нагрузку с первой и второй шинами источника сетевого напр жени , формирователь меандра, инвертор, два Т-триггера, два формировател  импульсов, два элемента И-НЕ, два электронных коммутатора , выход которых соединен с входом оптронов, причем выход оптронов через резистор соединен между управл ющим электродом и анодом соответствующих тиристоров 2.A known alternating voltage switch containing two counter-parallel connected thyristors connected by a load to the first and second busbars of the mains voltage source, a square wave driver, an inverter, two T-flip-flops, two pulse shapers, two NAND elements, two electronic switches the output of which is connected to the input of the optocouplers, the output of the optocouplers through a resistor being connected between the control electrode and the anode of the corresponding thyristors 2.

Недостатком известного коммутатора  вл етс  ненадежность его работы, обусловленна  сбо ми в работе Т-триггеров. Экспериментальные исследовани  формирователей меандра, выполненных на транзисторах , показали, что вследствие различных наводок, помех в сети, несинусоидальности сетевого напр жени  в моменты включени  транзисторного ключа возникает иррегул рный 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 по влению посто нной составл ющей напр жени  и тока, вынужденному намагничиванию гальванически св занного с коммутатором машинного электрооборудовани , росту потерь электроэнергии.A disadvantage of the known switch is the unreliability of its operation, due to the malfunction of the T-flip-flops. Experimental studies of square wave transformers performed on transistors showed that due to various pickups, interference in the network, non-sinusoidality of the mains voltage at the moment of switching on the transistor switch, an irregular short-term pulse occurs, which causes a malfunction of the logical devices. In addition, the switch does not provide, as indicated in the description, the formation of frequencies that are multiples of the network. This leads to the appearance of a constant component of voltage and current, a forced magnetization of the electrical equipment galvanically connected to the switch, and an increase in energy losses.

Цель изобретени  - повышение надежности .The purpose of the invention is to increase reliability.

Цель достигаетс  тем, что в коммутатор переменного напр жени , содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора , соединенных через нагрузку с первой и второй шинами источника сетевого напр жени , резистор, формирователь меандра , элемент И, электронный ключ, опт- рон, причем вход формировател  меандра соединен с первой и второй шинами источника сетевого напр жени , один вход элемента И соединен с клеммой дл  подключени  источника управл ющего напр жени , выход электронного ключа соединен с входом оптрона, введены диодный мост и дваThe goal is achieved in that an alternating voltage switch containing two counter-parallel connected thyristors connected via a load to the first and second busbars of the mains voltage source, a resistor, a square wave driver, an I element, an electronic switch, an optocoupler, the driver input the meander is connected to the first and second buses of the mains voltage source, one input of the And element is connected to the terminal for connecting the control voltage source, the output of the electronic key is connected to the input of the optocoupler, a diode mos and two

одновибратора, причем выход формировател  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, входна  диагональ диодного моста через резистор подключена к управл ющим электродам тиристоров, а выходна  - к выходу оптрона, при этом длительность импульса второго одновибратора составл ет 0,6-0,9 периода сетевого напр жени .a single vibrator, and the output of the square wave driver is connected to the input of the first single vibrator, the output of which is connected to another input of the And element, the output of the And element is connected to the input of the second single vibrator, the output of which is connected to the input of the electronic switch, the input diagonal of the diode bridge is connected through the resistor to the thyristor control electrodes and the output - to the output of the optocoupler, while the pulse duration of the second one-shot is 0.6-0.9 period of the mains voltage.

Анализ патентных материалов и научно- технической литературы показал, что предложенный коммутатор отличаетс  от известных введением в систему управлени  одновибратора, формирующего временной импульс длительностью , превышающей полупериод питающего напр жени , а также св з ми одновибратора с другими элементами системы управлени , Указанные св зи соответствуют критерию существенные отличь .An analysis of patent materials and scientific and technical literature showed that the proposed switch differs from the known ones by introducing a single-vibrator into the control system, which generates a time pulse with a duration exceeding the half-cycle of the supply voltage, as well as by the single-vibrator's connections with other elements of the control system. These communications meet the criterion significant differences.

Положительный эффект от использованм  коммутатора заключаетс  в значительном упрощении его системы управлени , обеспечении на выходе коммутатора четного числа полуволн напр жени , что улучшает работу гальванически св занного сA positive effect of the switch’s use is a significant simplification of its control system, providing an even number of half-wave voltage at the output of the switch, which improves the operation of the galvanically connected

коммутатором машинного электрооборудовани , снижает потери электроэнергии.machine electrical switch, reduces power loss.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема коммутатора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.In FIG. 1 shows a functional diagram of a switch; in FIG. 2 - time diagrams of his work.

Коммутатор (фиг. 1) содержит дваThe switch (Fig. 1) contains two

встречно-параллельно включенных тиристора 1, соединенных через нагрузку 2 с первой 3 и второй 4 шинами источника сетевого напр жени , формирователь 5 меандра , элемент И 6, одновибраторы 7 и 8, электронный ключ 9, оптрон 10, диодный мост 11, резистор 12. Вход формировател  5 меандра соединен с первой и второй шинами 3 и А источника сетевого напр жени ,counter-parallel connected thyristor 1, connected through load 2 to the first 3 and second 4 buses of the mains voltage source, shaper 5 of the meander, element 6, single vibrators 7 and 8, electronic key 9, optocoupler 10, diode bridge 11, resistor 12. The input of the meander driver 5 is connected to the first and second buses 3 and A of the mains voltage source,

а выход - с входом одновибратора 7, выход которого соединен с входом Х1 элемента И 6. Вход Х2 элемента И 6 соединен с клеммой 13 дл  подключени  источника управл ющего напр жени  Uy, а выход - с входомand the output is with the input of a single-vibrator 7, the output of which is connected to the input X1 of the element And 6. The input X2 of the element And 6 is connected to the terminal 13 to connect the control voltage source Uy, and the output is connected to the input

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, входна  диагональ которого включена через резисторsingle vibrator 8, The output of the single vibrator 8 is connected to the input of the electronic key 9, the output of which is connected to the input of the optocoupler 10. The output of the optocoupler 10 is connected to the output diagonal of the diode bridge 11, the input diagonal of which is connected through a resistor

12 между управл ющими электродами тиристоров 1. Кроме того, на фиг. 1 представлены шины 14 и 15 источника посто нного напр жени  дл  питани  системы управлени .12 between the control electrodes of thyristors 1. In addition, in FIG. Figure 1 shows the DC bus 14 and 15 for powering the control system.

Коммутатор работает следующим образом .The switch operates as follows.

При подаче соответствующих значений напр жени  на шины 3 и 4 источника сетевого напр жени  (фиг. 2а), а также на шины 14 и 15 источника посто нного напр жени  на выходе формировател  5 формируетс  меандр (фиг. 26), по фронту которого запускаетс  одновибратор 7, формиру  на своем выходе короткие импульсы (фиг. 2в). При отсутствии управл ющего напр жени  Uy на клемме 13 сигнал на выходе элемента ИWhen applying the appropriate voltage values to the busbars 3 and 4 of the mains voltage source (Fig. 2a), as well as to the busbars 14 and 15 of the constant voltage source, a meander is generated at the output of the shaper 5 (Fig. 26), along the front of which a single-shot starts 7, forming short pulses at its output (Fig. 2c). In the absence of a control voltage Uy at terminal 13, the signal at the output of the element And

6равен нулю и одновибратор 8 не запускаетс . Оптрон 10 не горит, тиристоры выключены .6 is zero and the one-shot 8 does not start. Optocoupler 10 is off, thyristors are off.

При подаче в момент ti на вход Х2 элемента И 6 управл ющего напр жени  Uy (фиг. 2г) импульсы с выхода одновибратораWhen at the time ti, the element And 6 of the control voltage Uy (Fig. 2d) receives pulses from the output of a single-vibrator at the input X2

7поступают на вход одновибратора 8 (фиг. 2д). Одновибратор 8 запускаетс  по фронту поступающего на его вход импульса (момент ta ) и формирует на своем выходе импульс длительностью, превышающей полупериод сетевого напр жени  (фиг. 2е). Этот импульс подаетс  на вход электронного ключа 9. который включает излучатель оптрона 10. Фототиристор оптрона 10 включаетс , шунтиру  через резистор 12 управл ющие электроды тиристоров 1, Тиристоры 1 открываютс , пропуска  в нагрузку 2 период сетевого напр жени  (фиг. 2ж). При наличии управл ющего напр жени  Uy одновибратор 8 запускаетс  в моменты ta, t4 по фронту меандра и обеспечивает открывание тиристоров 1 на последующий период сетевого напр жени .7 arrive at the input of a single vibrator 8 (Fig. 2e). The one-shot 8 starts at the front of the pulse arriving at its input (moment ta) and generates a pulse at its output with a duration exceeding the half-period of the mains voltage (Fig. 2e). This pulse is fed to the input of the electronic key 9. which includes the optocoupler emitter 10. The optocoupler thyristor 10 is turned on, the control electrodes of the thyristors 1 are shunted through the resistor 12, the thyristors 1 open, the mains voltage period passes to load 2 (Fig. 2g). In the presence of a control voltage Uy, the one-shot 8 starts at the moments ta, t4 along the front of the meander and opens the thyristors 1 for a subsequent period of the mains voltage.

При сн тии управл ющего напр жени  Uy в момент ts импульс на выходе одновибратора 7 сохран етс  до момента т.е. обеспечива  включение тиристоров 1 на период сетевого напр жени .When the control voltage Uy is removed at time ts, the pulse at the output of the one-shot 7 is maintained until the moment i.e. ensuring the inclusion of thyristors 1 for a period of mains voltage.

Таким образом, предложенный комму- татор, име  более простую схемотехнику выполнени , обеспечивает включение нагрузки на четное число полуволн сетевого напр жени , в результате устран етс  посто нна  составл юща  тока в питающей сети, вынужденное намагничивание гальванически св занного с сетью машинного электрооборудовани , снижаютс  потери электроэнергии, повышаетс  надежность работы Thus, the proposed switch, having a simpler circuitry, provides the inclusion of load on an even number of half-waves of the mains voltage, as a result, the constant component of the current in the supply network is eliminated, the forced magnetization of the electrical equipment galvanically connected to the network, losses are reduced electricity, increases reliability

Claims (1)

Формула изобретени The claims Коммутатор переменного напр жени , содержащий два встречно параллельно} AC switch containing two counter-parallel} включенных тиристора, соединенных через нагрузку с первой и второй шинами источника напр жени , резистор, формирователь меандра, элемент И, электронный ключ, оп- трон, причем вход формировател  меандраthyristor switched on, connected through the load to the first and second busbars of the voltage source, resistor, meander driver, element I, electronic key, optocoupler, and the meander driver input соединен с первой и второй шинами источника напр жени , один вход элемента И соединен с шиной управлени , выход электронного ключа соединен с входом оптрона, отличающийс  тем, что, с цельюconnected to the first and second buses of the voltage source, one input of the And element connected to the control bus, the output of the electronic key is connected to the input of the optocoupler, characterized in that, for the purpose повышени  надежности, введены диодный мост и два одновибрэтора, причем выход формировател  меандра соединен с входом первого одноаибратора, выход которого соединен с другим входом элемента И, выходto increase reliability, a diode bridge and two one-vibrator are introduced, and the output of the square wave driver is connected to the input of the first single-vibrator, the output of which is connected to the other input of the And element, the output элемента И соединен с входом второго одновибратора , выход которого соединен с входом электронного ключа, входна  диагональ диодного моста через резистор подключена к управл ющим электродамelement And is connected to the input of the second one-shot, the output of which is connected to the input of the electronic key, the input diagonal of the diode bridge through a resistor is connected to the control electrodes тиристоров, а выходна  - к выходу оптрона, при этом длительность импульса второго одновибратора составл ет 0,6-0,9 периода напр жени ,thyristors, and the output to the output of the optocoupler, while the pulse duration of the second one-shot is 0.6-0.9 voltage periods,