Электронный коммутатор сети переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах питания переменным током различных радиоэлектронных устройств при необходимости коммутации на них переменного напряжения при пересечении этим напряжением нулевого уровня. Устройство содержит диодно-тиристорный ключ, ключ-выпрямитель, тиристор, токоограничительные цепочки, ключ. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах питания переменным током различных радиоэлектронных устройств при необходимости коммутации на них переменного напряжения при пересечении этим напряжением нулевого уровня.

Известен датчик прохождения сигнала переменного напряжения через нулевое значение, содержащий выпрямительный мост, резистивные делители, оптрон, конденсаторы, диод и резисторы [1] Недостатком данного датчика является его сложность, связанная с наличием в устройстве достаточно большого числа элементов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является электронный коммутатор сети переменного тока [2] содержащий диодно-тиристорный ключ, включенный через нагрузку в одну из шин сети, управляющий вход которого соединен с выходом блока включения диодно-тиристорного ключа, элемент памяти, выпрямитель, формирователь импульсов синхронизации, интегрирующий элемент и развязывающий диод.

Недостатком известного устройства является сложность схемы управления диодно-тиристорным ключом.

Цель изобретения упрощение устройства и повышение его надежности.

Цель достигается тем, что в электронный коммутатор сети переменного тока, содержащий диодно-тиристорный ключ, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первой непосредственно и с второй через нагрузку шинами переменного тока, управляющий вход с катодом динистора, тиристор, управляющий электрод которого соединен с первым выводом резистора, ключ-выпрямитель, первую токоограничительную цепь, состоящую из параллельно соединенных резисторов и диода, введена вторая токоограничительная цепь, причем катоды диодов первой и второй токоограничительных цепей соединены с соответствующими шинами сети переменного тока, а аноды с соответствующими выводами диагонали переменного тока выпрямителя, первый вывод диагонали постоянного тока которого соединен с анодом динистора, через ключ с вторым выводом резистора и анодом тиристора, катод которого соединен с вторым выводом диагонали постоянного тока выпрямителя.

Кроме того, настоящее изобретение направлено на решение задачи снижения мощности потерь в предлагаемом устройстве.

Цель достигается тем, что в электронном коммутаторе диодно-тиристорный ключ содержит два встречно-параллельно соединенных тиристора, подключенных к соответствующим выводам диодно-тиристорного ключа, управляющие электроды тиристоров соединены соответственно с катодами первого и второго диодов, аноды которых соединены с управляющим входом диодно-тиристорного ключа.

На фиг. 1 представлена электрическая схема электронного коммутатора; на фиг. 2 представлена электрическая схема электронного коммутатора, улучшающая характеристики коммутатора по фиг.1; на фиг.3 представлены временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Электронный коммутатор (фиг.1) содержит диодно-тиристорный ключ 1, ключ-выпрямитель 2, тиристор 5, токоограничительные цепочки 3 и 4, ключ 7.

Первый и второй выводы диодно-тиристорного ключа 1 соединены соответственно с первой непосредственно и с второй через нагрузку 9 шинами переменного тока, а управляющий вход с катодом динистора 8. Каждая токоограничительная цепочка состоит из параллельно соединенных резистора и диода (соответственно 10, 11 и 12, 13). Катоды диодов соединены с соответствующими шинами сети переменного тока, а аноды с соответствующими выводами переменного тока выпрямителя 2. Первый вывод постоянного тока выпрямителя соединен с анодом динистора 8, анодом тиристора 5, через ключ 7 с выводом резистора 6, второй вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора 5. Катод тиристора соединен с вторым выводом диагонали постоянного тока выпрямителя. Ключ 7 может быть либо механическим, либо электронным, управляемым по сигналу от устройства управления.

Коммутатор работает следующим образом.

Напряжение сети через нагрузку 9 подается на диодно-тиристорный ключ 1 и через токоограничительные цепочки 3 и 4 к выводам переменного тока выпрямителя 2.

В исходном состоянии ключ 7 замкнут (t_o, фиг.3) и управляющий электрод тиристора 5 подключен через резистор 6 к аноду этого же тиристора. Тиристор находится во включенном состоянии. Когда на вход коммутатора воздействует положительная полуволна сетевого напряжения, в устройстве протекает ток по цепи резистор 10, выпрямитель, тиристор 5, диод 13 (при отрицательной полуволне через резистор 12, выпрямитель, тиристор 5, диод 11). Напряжение включения динистора 8 выбрано несколько больше по сравнению с суммой падения напряжения на открытом тиристоре 5, диоде 13 (11) и открытом диоде моста 2. Следовательно, на управляющий вход диодно-тиристорного ключа 1 сигнал не подается, ключ находится в непроводящем состоянии и в цепи нагрузки ток отсутствует.

При размыкании ключа 7 (t₁, фиг.3) цепь управления тиристора 5 разрывается и в момент первого после t₁ перехода сетевого напряжения через нулевое значение тиристор 5 выключается (t₂, фиг.3). Начиная с этого момента времени, с положительного вывода выпрямителя снимается пульсирующее напряжение U_выпр (фиг.3б) с удвоенной частотой сети. Динистор 8 открывается, импульсы с выпрямителя поступают на управляющий вход диодно-тиристорного моста 1, который переходит в проводящее состояние.

Для выключения коммутатора замыкают ключ 7 (t₃, фиг.3). При этом происходит включение тиристора 5, с положительного вывода выпрямителя снимается сигнал управления и диодно-тиристорный ключ в "нуле" тока переходит в непроводящее состояние (t₄, фиг.3).

На фиг. 2 диодно-тиристорный ключ 1 содержит два встречно-параллельно соединенных тиристора, подключенных к соответствующим выводам диодно-тиристорного ключа, управляющие электроды тиристоров соединены с катодами диодов 14 и 15, аноды которых соединены с управляющим входом диодно-тиристорного ключа 1. Диоды 14 и 15 необходимы для того, чтобы исключить возможность включения диодно-тиристорного ключа 1 при отсутствии сигнала управления.

В предлагаемом устройстве отсутствуют элементы гальванической развязки силовой части схемы от цепей управления, что позволило значительно упростить схему электронного коммутатора переменного тока и тем самым повысить его надежность.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий диодно-тиристорный ключ, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первой непосредственно и с второй через нагрузку шинами переменного тока, управляющий вход с катодом динистора, тиристор, управляющий электрод которого соединен с первым выводом резистора, ключ, выпрямитель, первую токоограничительную цепь, состоящую из параллельно соединенных резистора и диода, отличающийся тем, что в него введена вторая токоограничительная цепь, причем катоды диодов первой и второй токоограничительных цепей соединены с соответствующими шинами сети переменного тока, а аноды с соответствующими выводами диагонали переменного тока выпрямителя, первый вывод диагонали постоянного тока которого соединен с анодом динистора, через ключ с вторым выводом резистора и анодом тиристора, катод которого соединен с вторым выводом диагонали постоянного тока выпрямителя.

2. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что диодно-тиристорный ключ содержит два встречно-параллельно соединенных тиристора, подключенных к соответствующим выводам диодно-тиристорного ключа, управляющие электроды тиристоров соединены соответственно с катодами первого и второго диодов, аноды которых соединены с управляющим входом диодно-тиристорного ключа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3