Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока (его варианты)

Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1, Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, вьшолненным в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, подключенным одним выводом к фазному, а другим выводом через основную нагрузку . к нулевому зажимам сети переменного тока, содержащее конденсаторы, резисторы , цепь из последовательно соедкненных диода и коммутирующего элемента , предназначенную для подключения анодом диода к фазному зажиму сети, причем коммутирующий элемент связан с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с .нулевым зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, а катоды предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров ключа переменного тока, а вход управления коммутирующего элемента предназначен для подключения к источнику управляющего напряжения, о т л и ч а ю щ еое с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем регулирования мощности в дополнительной нагрузке , оно снабжено дополнительным ключевым элементом, коммутирующий элемент выполнен в виде форвистора, катод вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к подсоединенной кнулевому зажиму сети переменного тока дополнительной нагрузке, анод форвистора через последовательно соединенные резистор к конденсатор соединен с нулевой шиной, регулирующий электрод форвистора через дополнительный ключевой элемент соединен с нулевой шиной, а управляющий электрод форвистора является входом управления устройства. 2. Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, СО клполненным в виде встречно-паралсо лельно включенных тиристоров, подОд ключенным одним выводом к фазному, а Sk другим выводом через. основную нагрузку к нулевому зажимам сети переменного тока, содержащее конденсаторы, резисторы, цепь из последовательно соединенных диода и коммутир-ующего элемента, предназначенную для подклю-чения анодом диода к фазному-зажиму сети, причем коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с нулевьм зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, катоды предназначены для соединения с

CQlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3477499/24-07 (22) 02.08.82 (46) 07, 01. 85. Бюл. ¹ . (72) A.À. Страшнов, И, A.Линийчук и В.С.Зелиско (7 1) Ордена Ленина физико-технический институт им. А.G.Иоффе и Ленинградский зональный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий (53) 621 . 3 16. 72 7 (088, 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 613302, кл. G 05 9 23/19, 1975.

2. Контактор КГ02У4. Технический паспорт, с. 6, рис. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЬК КЛЮЧОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(ЕГО

ВАРИАНТЫ). (57) 1, Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, выполненным в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, подключенным одним выводом к фазному, а другим выводом через основную нагрузку к нулевому зажимам сети переменного тока, содержащее конденсаторы, резисторы, цепь из последовательно соеди ненных диода и коммутирующего элемента, предназначенную для подключения анодом диода к фазному зажиму сети, причем коммутирующий элемент связан с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с нулевым зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, а катоды предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров ключа переменного тока, а вход управле„„SU„„3 333641 ния коммутирующего элемента предназначен для подключения к источнику управляющего напряжения, о т л и— ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем регулирования мощности в дополнительной нагрузке, оно снабжено дополнительным ключевым элементом, коммутирующий элемент выполнен в виде форвистора, катод вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к подсоединенной к нулевоиу зажиму сети переменного тока дополнительной нагрузке, анод форвистора через последовательно соединенные резистор I и конденсатор соединен с нулевой щиной, регулирующий электрод форвистора через дополнительный ключевой элемент соединен с нулевой шиной, а управляющий электрод форвистора яв- », ляется входом управления устройства.

2. Устройство для управления т ристорным ключом переменного тока выполненным в виде встречно-парал лельно включенных тиристоров, подключенным Одним ВыВОдОм к фазному другим выводом через основную наг ку к нулевому зажимам сети перем ного тока, содержащее конденсаторы резисторы, цепь из последовательн соединенных диода и коммутирующег элемента, предназначенную для под чения анодом диода к фазному зажи сети, причем коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с нулевым зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, катоды предназначены для соединения с.1133641 управляющими электродами тиристоров ключа переменного тока, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем регулирования мощности в дополнительной нагрузке, оно снабжено дополнительным ключевым элементом с управляющим входом, коммутирующий элемент выполнен в виде форвистора, катод вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к дополнительной нагрузке

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах температуры электропечей . сопротивления и других устройствах с импульсным регулированием мощности .5 в резистивной и резистивно-индуктивной нагрузках.

Известна устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, силовые электроды которого падсоеди-,10 иены через основную нагрузку к сети, содержащее блок управления силовым тиристорным ключом, источник сигнала управления и источник питания (1).

Недостатками такого устройства яв- 15 ляются его сложность и ограниченные функциональные возможности, выражающиеся в отсутствии возможности сту.пенчато регулировать нагрузку.

Наиболее близким к изобретению .,д» по технической сущности является устройства для управления тиристарным ключом, силовые. электроды тиристаров которого подсоединены к фазному и через основную нагрузку к нулевым кон- 5 тактам сети, содержащее последовательно соединенные выпрямительный диод, промежуточный ключ, содержащий коммутирующий элемент с внешним источником сигнала управления, и группу разделительных диодов, аноды которых соединены в общую точку, а катоды — с управляющими электродами соответствующих тиристоров ) 23e

Недостатком известного устройства 35 являются ограниченные функциональные возможности. В известном устройстве невозможна, либо требует применения через дополнительный коммутирующий элемент, анод форвистора через последовательно соединенные резистор и конденсатор соединен.с нулевой шиной, управляющий электрод форвистора соединен с его анодом, регулирующий электрод форвистора через дополнительный коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной, а управляющий вход дополнительного коммутирующего элемента является входом управления устройства. сложных схематических решений реализация таких функций, как трех- и четырехпозиционное регулирование мощности, тестовый контроль работы устройства без включения основной нагрузки на номинальную мощность и

Т Д

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем регулирования мощности в дополнительной нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления тиристорным ключом переменного тока, выполненным в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, подключенным одним выводом к фазному, а другим выводом через основную нагрузку к нулевому зажимам сети переменного тока, содержащее резисторы, конденсаторы; цепь из последовательно соединенных диода и коммутирующего эле- мента, предназначенную для подключения анодом диода к фазному зажиму сети, причем коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной устройства, предназначенной для соединения с нулевым зажимом сети, разделительные диоды, аноды которых соединены с выходом коммутирующего элемента, катоды предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров ключа переменного тока, а вход управления коммутирующего элемента предназначен для подключения к источнику управляющего напряжения, она снабжено дополнительным ключевым элементом, коммутирующий элемент выполнен в ви641

3 11ЗЗ де форвистора, катод вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к подсоединенной к нулевому зажиму сети переменного токадополнительной нагрузке, анод форвистора через последовательно соединенные резисторы и конденсатор соединен с нулевой шиной, регулирующий электрод форвистора через дополнительный ключевой элемент соединен с 1О нулевой шиной, а управляющий электрод форвистора является входом управления устройства.

Устройство для управления тнрис15 торным ключом переменного тока по второму варианту снабжено дополнительным ключевым элементом с управляющим входом, коммутирующий элемент выполнен в виде форвистора,катод

20 вспомогательной секции форвистора предназначен для подключения к дополнительной нагрузке через дополнительный коммутирующий элемент, анод форвистора через последовательно соеди25 ненные резистор и конденсатор соединен с нулевой шиной, управляющий электрод форвистора соединен с его анодом, регулирующий электрод форвистора через дополнительный коммутирующий элемент соединен с нулевой шиной,ЗО а управляющий вход дополнительного коммутирующего элемента является входом управления устройства.

На фиг. 1 показана электрическая схема предложенного устройства управ-З5 ления силовым тиристорным ключом (первый вариант) в составе типового регулятора мощности„ на фиг. 2 — то же. (второй вариант).

Регулятор содержит сеть 1 с фаз- 4О ным 2 и нулевым 3 выходными зажимами, тиристорный ключ 4 с двумя тиристорами 5 и 6, основную нагрузку 7 и устройство 8 управления, содержащее выпрямительный диод 9, форвистор 10 45 с анодом 11, катодом 12 основной секции, катодом 13 вспомогательной секции, управляющим 14 и регулирующим

15 электродами, два разделительных диода 16 и 17, фазосдвигающую цепь 5о с конденсатором 18 и резистором 19, дополнительную нагрузочную цепь с вспомогательной секцией форвистора

10, сопротивлением вспомогательной нагрузки 20 и дополнительным коммути"55 рующим элементом 21, внешний источник 22 сигнала управления и дополнительный ключевой элемент 23.

В блоке 8 управления тиристорным ключом 4 (фиг. 1), силовые электроды включенных по встречно-параллельной схеме тиристоров 5 и 6 которого подсоединены к фазному 2 и через основную нагрузку 7 к нулевому 3 зажимам сети 1, выпрямительный диод 9 соединен последовательно с основной секцией форвистора 10 и с каждым из разделительных диодов 16 и 17. Причем анод выпрямительного диода подсоединен к фазному зажиму 2, катод

12 форвистора 10 — к общему аноду разделительных диодов 16 и 17, катоды которых подсоединены к соответствующим управляющим электродам тиристоров 5 и 6.

Дополнительная нагрузочная цепь блока управления образована вспомогательной секцией форвистора 10 с включенным последовательно с ней сопротивлением вспомогательной нагрузки 20, соединяющей катод 13 этой секции с нулевым зажимом 3. Фазосдвигающая цепь с последовательно соединенными конденсатором 18 и резистором

19 соединяет анод 11 фбрвистора 10 с нулевым зажимом 3.

Управляющий электрод 14 форвистоi ра 10 подсоединен к внешнему источнику 22 сигнала управления и через его выходное сопротивление — к нулевому залому 3.

В устройстве управления по второму. варианту (фиг. 2) дополнительная нагрузочная цепь образована вспомогательной секцией форвистора с включенными последовательно сопротивлением вспомогательной нагрузки 20 и дополнительным коммутирующим элементом 21, соединяющими катод 13 вспомогательной секции с нулевым зажимом 3. При этом управляющий электрод форвистора подсоединен к его аноду, а выход внешнего источника сигнала управления— к входу коммутирующего элемента 21 нагрузочкой цепи. Регулирующий электрод 15 форвистора 10 через дополнительный ключевой элемент 23 в обоих вариантах устройства соединен с нулевым зажимом 3.

Устройство управления работает следующим образом.

В. исходном состоянии форвистор 10 и тиристоры 5 и 6 закрыты, а конденсатор 18 фазосдвигающей цепи заряжен до амплитудного значения положитель-. ного напряжения сети 1 от зажима 2

3 113364 1 б через выпрямительный диод 9 и резистор 19 к зажиму 3. Потенциальный сигнал управления от внешнего источника 22 поступает на управляющий электрод 14 форвистора 10 и открыва- Б ет его вспомогательную секцию. В начальной стадии независимо от полярности напряжения на зажим 2 по нагрузочной цепи анод 11 — катод 13 вспомогательной секции форвистора 10 сопротивление вспомогательной нагрузки 20 и через резистор !9 начинает протекать импульс тока разряда конденсатора 18, мгновенное значение которого превышает критическое значе--> ние тока вспомогательной секции фор-вистора 10.

Далее напряжение на конденсаторе

18 в течение отрицательных полуволн напряжения на зажиме 2 сети 1 падает, а в течение положительных полуволн вновь возрастает и вновь падает с некоторым запаздыванием„ т.е. с определенным фазовым сдвигом относительно изменения напряжения питающей сети.

Ток через дополнительную нагрузочную цепь при этом проходит от конденсатора 18 до полного его разряда далее от зажима 2 сети, затем от заЗо жима 3 и конденсатора 18 одновременно и вновь от конденсатора 18 до полного его разряда. При периодическом включении основной секции, осуществляемом синхронно с моментами достижения в вспомогательной секции тока, равного критическому значению для данного форвистора, по цепи зажим 2— выпрямительный диод 9 — основная секция форвистора 10 — разделительный диод 16 — управляющии электрод—

40 катод тиристора 5 - основная нагрузка 7 — зажим 3 в течение положительных полуволн напряжения на зажим 2 и по цепи зажим 3 — резистор 19 — конденсатор 18 — основная секция форвис45 тора 10 — разделительный диод 17 управляющий электрод - катод тиристора 6 — зажим 2 в течение отрицательньм полуволн напряжения на зажим

2 сети 1 проходят импульсы тока, включающие ток из тиристоров 5 и 6, к которому приложено напряжение в прямом направлении. При включенном дополнительном ключевом элементе 23 значение критического тока возраста5S ет, и при определенных значениях сопротивления включенного состояния ключевого элемента 23 основная, секция форвистора 10 остается закрытой.

Сигнал от внешнего источника 22 при этом управляет коммутацией только дополнительной нагрузочной цепи, в которо вспомогательная секция форвистора работает в режиме тиристора с катодной нагрузкой, т.е. в режиме наименьшего потребления тока от внешнего сигнала управления.

Устройство для управления силовым тиристорным ключом по второму варианту работает следующим образом.

В исходном состоянии вспомогательная секция форвистора 10 включена в режиме автоанодного управления, а потенциальный сигнал управления от внешнего источника 22 в отличие от первого варианта поступает на вход дополнительного коммутирующего элемента 2 1 в нагрузочной цепи этой

Вспомогательной секции. B остальном работа устройства второго варианта аналогична работе устройства первого варианта.

При использовании катодной нагрузки вспомогательной секции форвистора в качестве вспомогательной нагрузки с мощностью, составляющей определенную часть от мощности основной силовой нагрузки 7, в обоих вариантах устройства может быть осуществлено трех- и четырехпозиционное регулирование суммарной выходной мощности.

Включение„ например, одной вспомогательнои нагрузки 20 может служить первой ступенью регулирования„ включение одной основной нагрузки — второй ступенью, включение обеих нагрузок — третьей ступенью включенного состояния суммарных нагрузок. Включение одной вспомогательной нагрузки

20 осуществляют включением дополнительного ключевого элемента 23 в цепи -, егулирующего электрода 15 форвистора 10 и подачей на управляющий электрод 13 форвистора 10 по первому варианту, либо на вход дополнительного коммутирующего элемента 2 1 по второму варианту сигнала от внешнего источника 22. Последующее выключение дополнительного ключевого элемента

23 приводит.к включению основной нагрузки 7 при сохранении включенного состояния в вспомогательной нагрузке 20. Автоматическое выключение вспомогательной нагрузки 20 при включении основной нагрузки 7 может быть реализовано методами искусствен7 1 ной коммутации, либо соединением вспомогательной нагрузки 20 последовательно с основной нагрузкой 7.

Тестовый контроль, имитирующий либо дублирующий включенное состояние основной нагрузки 7, реализуется включением одной дополнительной на-133641 8 грузочной цепи при одновременном ис - пользовании в качестве вспомогательной нагрузки 20 индикаторной лампы: накаливания, светового табло, индыкаторных элементов мнемосхемы, элемента-инотатора сопротивления основной нагрузки и т.д.

1133б41

Составитель А.Придатков

Редактор P.Öèöèêà Техред N.Íàäü Корр ект ор С . Шекмар

Заказ 9958/42 Тираж 546 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная„ 4