SU1280679A1 - Тиристорный ключ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может быть использовано дл  бесконтактной коммутации с защитой от короткого замыкани  и.перегрузок C,R,C,- R,L,Cдепей , например в источниках питани  злектротехнологических установок, в источниках ре;актнвной мощност -, в фильтрокомпенсируощих устройствах дл  сетей с мощными полупроводниковыми преобразовател ми. Целью изобретени   вл етс  улучшение условий работы и повышение надежности работы тиристорного ключа за счет исключени  сверхтоков II перенапр жений при коммутаци х нагрузки с еьпгост}1ыми элемента1 ш. На входы блока управлени  3 поступают сигналы от блока контрол  напр жени  5 и блока защиты 4. Блок контрол  напр жени  5 вырабатывает .узкие положительные импульсы в моменты равенства напр жени  сети и Р напр жени  на нагрузке. Следовательно , включение тиристорного ключа силового блока 1 возможно лишь в данные моменты, что исключает возможность возникновени  сверхтоков и перенапр жений при коммутации нагрузки с емкостными элементами. 2 з.п.ф-лы. 6 ил. 00

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может быть использовано дл  бесконтактной коммутации с защитой от короткого замыкани  и перегрузок С, КС,КЬС-цепей , например, в источниках питани  электротехнологических установок, в источниках реактивной мощности, в фильтрокомпенсирующих устройствах дл  сетей с мощными полупроводниковы ми преобразовател ми. Цель изобретени  - улучшение условий работы и повьшение надежности работы тиристорного ключа за счет ис ключени  сверхтоков и перенапр жений при коммутаци х нагрузки с емкостными элементами. На фиг.1 изображена схема тиристорного ключа; на фиг.2 - схема силового блока; на фиг.З - схема управ л ющего ключа; на фиг.4 - схема блока контрол  напр жени ; на фиг.З схема блока управлени ; на фиг.6 схема блока защиты. Тиристорный ключ (фиг.1) состоит из силового блока 1,электронного управл ющего ключа 2, блока 3 управлет ни , блока 4 защиты, блока 5 контрол  напр жени . Силовой блок 1 (фиг.2) содержит два тиристора 6 и 7,-включенных встречно-параллельно, два диода 8 и 9, трансформатор тока ТТ 10, шунтиро ванный резистором 11, ограничительный резистор 12 и предохранитель 13 Силовой блок 1 включен последовательно с нагрузкой 14. Тиристоры управл ютс  широтно-импульсным способом, причем управл юшле импульсы формируютс  из анодных напр жений тиристоров 6 и 7, при замыкании управл ющего ключа 2 (фиг.З состо щего из составного транзистора с общим коллектором, состо щего из транзисторов 15 и 16, резисторов 17 - 19, обеспечивающих нормальный режим работы транзисторов 15 и 16 и диодного моста на диодах 20 - 23. Одна диагональ диодного моста включена параллельно переходу.коллектор-эмиттер транзисторов 15 и 16, а втора ,  вл юща с  выходом управл ющего ключа 2 ,- в силовой блок. Управл юш 1Й ключ открыт дл  протекани  Переменного тока при подаче положительного напр жени  на базу транзис тора 15 и заперт, если потенциал ба зы равен нулю. Блок 5 контрол  напр жени  (фиг.4) выполнен на резистивных делител х 24 - 27 напр жени , через которые на компаратор 28 с формирующей цепочкой подаютс  сигналы, пропорциональные напр жению на нагрузке 14, например на конденсаторе, и напр жению сети, к которой эта нагрузка подключаетс  при помощи тиристорного ключа. Компаратор 28 выполнен на основе операционного усилител  29, резисторов 30 - 32, а формирзтоща  цепочка - на элементах 33 и 34. Выход компаратора 28 соединен с первым блоком оптронной разв зкой 35, выполненной на основе элемента И-НЕ 36, оптронной пары 37, резисторов 38 - 40 , и составного транзистора, состо щего из транзисторов 41 и 42. На выходе первого блока оптронной разв зки 35 установлена дифференцирующа  цепочка , состо ща  из конденсатора 43 и резистора 44. Выход блока 5 контрол  напр жени  соединен с блоком 3 управлени  . Блок 3 управлени  (фиг.5) представл ет собой логическую схему, выполненную на дес ти элементах И-ПЕ 45 - 54, -причем на элементах И-НЕ 49 и 50 выполнен -управл ющий RS-триггер 55, а на элементах И-НЕ 5,2 и 53 блокировочный RS-триггср 56. Резисторы 57-62, конденсаторы 63 и 64 обеспечивают нормальньй режим работы логических элементов. Резисторы 65 -68 обеспечивают нормальньй режим работы транзисторов 69 и 70. Кнопка Вкл. 71 соединена с входами элемента И-НЕ 45, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 46, второй вход которого соединен с Q-выходом блокировочного RSтриггера 56, а выход - со входами элемента И-НЕ 47, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 48, второй вход которого соединен с выходом блока 5 контрол  напр жени , а выход через формирующую цепь (конденсатор 63 и резисторы 58 - 60) с R-входом управл ющего RS-триггера 55, выходы Q и Q которого соединены соответственно с зеленой (Вкл. 72) и красной (Выкл. .73) сигнальными лампами через транзисторы 69 и 70. Выход Q управл  ющего RS-триггера 55 св зан также с R-входом блокировочного RS-триггера 56 и через второй блок оптроннон разв зки 74 - со входом управл ющего ключа 2. Кнопка Выкл. 75 соединена с пе вым входом элемента И-НЕ 53, второй вход которого соединен с выходом бл ка 4 защиты, а выход - со входами элемента И-НЕ 54, лыход которого со динен с S-входом управл ющего триггера , S-вход блокировочного RS-триггера 56 соединен с кнопкой Выкл.7 и первым входом элемента И-НЕ 53. Второй блок оптронной разв зки 74 выполнен на основе элемента И-НЕ 76 оптронной пары 77, резисторов 78 80 и составного транзистора на транзисторах 81 и 82, Блок 4 защиты (фиг.6), соединенный с силовым блоком 1 посредством трансформатора тока Ю с шунтированным резистором 11 (фиг.2), представл ет собой последовательно соедигенные неинвертирующий усилитель 83 переменного напр жени , повторитель 84 напр жени , прецизионный выпр митель 85, RC-фильтр 86 и компаратор 87 с формирующей цепью, выполненные на основе операционных усилителей. Тиристорный ключ работает следующим образом. При нажатии кнопки Выкл.75 логическа  схема блока 3 управлени  приходит в исходное состо ние, при котором управл ющий триггер 55 имеет состо ние , Q 1, блокировочный триггер при этом имеет состо ние , . В исходном состо нии на вход управл ющего ключа 2 поступает нулевой сигнал (напр жение равно 0) и управл ющий ключ 2 заперт. Следовательно, тиристорный ключ выключен и горит красна  лампа 73. На входы блока 3 управлени  кроме сигналов от кнопок поступают сигналы от блока 5 контрол  напр жени  и блока 4 защиты. Эти сигналы формируютс  следующим образом. На входы компаратора 28 блока 5 контрол  напр жени  поступают сигналы, пропорциональные напр жению на нагрузке (на конденсаторе) и напр жению питающей сети, к которой посредством тиристорного ключа подключаетс  нагрузка . Компаратор 28 с формирующей цепью осуществл ет сравнение этих напр жений и фиксацию момента их равенства . Сигнал с компаратора 28 поступает через первый блок оптронной разв эки 35 на дифференцирующую цепочку , состо щую из кондет1сатора 43 и резистора 44. Таким образом, блок 5 контрол  напр жени  вырабатывает узкие положительные импульсы в моменты равенства напр жени  сети и напр жени  на нагрузке. Следовательно , включение тиристорного ключа возможно лишь в данные моменты,что исключает возможность возникновени  сверхтоков и перенапр жении при коммутации нагрузки с емкостными элементами . Блок 4 защиты работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный току йагрузки с шунта 11, включенного во вторичную обмотку трансформатора тока 10 проходит последовательно через неинвертирующий усилитель 83 переменного напр жени , повторитель 84 напр жени , прецизионный выпр митель 85. С выхода выпр мител  85 сигнал через RS-фильтр 86 поступает на первый вход компаратора 87 с формирующей цепочкой, на второй, вход которого подаетс  напр жение Uycr уставки. Если напр жение сигнала Uj. исг 5 нaпp жt:ниe на выходе компаратора равно +5 В, т.е. логической единице. В этом случае возможно включение тиристорного ключа нажатием кнопки Вкл.71, так как сигнал с выхода блока 4 защиты (в данном случае логическа  единица) поступает в блок 3 управлени  и на второй вход элемента И-НЕ 53. Если в результате короткого замыкани  или перегрузки U. Uy. , то напр жение на выходе компаратора 87 становитс  равным нулю (логический нуль).Этот сигнал через элементы И-НЕ 53 и 54 поступает на вход управл ющего триггера 55 и последний переходит в исходное состо ние, что приводит к выключению тиристорного ключа (если он был включен). При нажатии кнопки Вкл.71 и поступлени  узкого положительного имлульса от блока 5 контрол  напр жени  на второй вход элемента И-НЕ 48, триггеры 55 и 56 переход т в противоположное состо ние, т.е. триггер 55 находитс  в состо нии Q 1, , а 56 находитс  в состо нии , . На вход управл ющего ключа 2 поступает положительное отпирающее напр жение, что приводит к его открьшанию и включению тиристорного ключа. Красна  лампа 73 выключаетс .

а зелена  лампа 72 загораетс . Одновременно на выходе блокировочного триггера 56 , сигнал поступает на второй вход элемента И-НЕ 46 и блокирует схему управлени , т.е. исключает возможность повторного включени  без предварительного нажати  кнопки Выкл. 75.

Таким образом, повторное включение тиристорного ключа может произойти только при поступлении импульса от блока 5 контрол  напр жени , т.е. при равенстве напр жений на нагрузке и в сети.

При поступлении на второй вход элемента И-НЕ 53 сигнала, соответствующего логическому нулю (при срабатьшании защиты), управл ющий триггер 55 переходит в исходное состо ние , , а на вход управл ющего ключа 2 поступает нулевой сигнал, что обеспечивает выключение тиристорного ключа и соответствующее срабатывание сигнализации.

Claims (2)

1. Тиристорный ключ, содержащий силовой блок, выполненньй на двух встречно-параллельно соединенных тиристорах и двух диодах и предназначенный дл  включени  последовательно с нагрузкой, управл ющий ключ, выход которого соединен с входом силового блока, выход которого соединен со входом блока защиты, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью улучшени  условий работы и повышени  надежности работы тиристорного ключа за счет исключени  сверхтоков и перенапр жений при коммутаци х нагрузки с емкостными элементами, в тиристор ный ключ введен блок контрол  напр жени , включаюшзий в себ  датчик напр жени  сети, напр жени  на нагрузке, компаратор с формирующей цепочкой, первый блок оптронной разв зки и дифференцирующую цепочку, а блок управлени  включает в себ  управл ющий RS-триггер, блокировочный RS-триггер, кнопку Вкл., кнопку Выкл., формирующую RS-цепочку, шесть элементов И-НЕ и второй блок

оптронной разв зки, причем выход датчика напр жени  сети и выход датчика напр жени  на нагрузке подключены к соответствующим входам компаратора с формирующей цепочкой, выход KOTOpoio через первый блок оптронной разв зки подключен к входу дифференцирующей цепочки, выход которой использован в качестве выхода блока контрол  напр жени , кнопка Вкл. соединена со входами первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен со входами третьего элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого использован в качестве первого входа блока управлени  и соединен с выходом блока контрол  напр жени , выход четвертого элемента ИНЕ через формирующую RS-цепочку соединен с R-вxoдoм yпpaвл ющeгo RSтр иггера , выход Q которого соединен с R-входом блокировочного RS-триггера и через второй блок оптронной разв зки , выход которого использован в качестве выхода блока управлени , соединен с входом управл ющего ключа кнопка Выкл. соединена с S-входом блокировочного RS-триггера, выход Q которого соединен со вторым входом второго элемента И-НЕ, и с первым входом п того элемента И-НЕ, второй вход которого использован в качестве второго входа блока управлени  и соединен с выходом блока защиты, а выход п того элемента И-НЕ соединен со входами шестого элемента И-НЕ, выход которого соединен с S-входом управл ющего RS-триггера.

2. Тиристорньй ключ по П.1, о т личающийс  тем, что управ л ющий ключ включает в себ  составной транзистор с общим коллектором, база которого использована в качестве входа управл ющего ключа, в переход коллектор-эмиттер которого включена перва  диагональ диодного моста, втора  диагональ которого использована в качестве выхода управл ющего ключа.

СЕ

fO

I

V5

п« пЛ

21 / 21

фиг. 2

Фие. И ,

pu.f КЬлоку 1 пра6лени