Устройство для управления тиристорным ключом переменного тока (его варианты)

 

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