УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУМЯ ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ ТИРИСТОРАМИ

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для коммутации цепей переменного напряжения с использованием в качестве силовых элементов пар встречно и параллельно включенных тиристоров, и предназначено для использования в стабилизаторах напряжения переменного тока, а также может использоваться для плавного повышения напряжения на нагрузке при подключении ее к сети переменного тока.
Известно устройство для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2010411, H02M 1/08): резисторно-конденсаторные цепочки соединены последовательно, параллельно цепочкам подсоединены резисторы, в разные полупериоды цепочки шунтируются либо диодами последовательно с токоограничительным элементом, либо диодами последовательно с управляющими переходами тиристоров и управляющим ключевым элементом. На холостом ходу напряжения на цепочках изменяются от амплитуды напряжения сети до нуля, а их сумма равна напряжению сети. При отпирании управляющего элемента отпирается один из тиристоров, подавая напряжение на нагрузку, затем после перезаряда через открытый тиристор напряжения на конденсаторах выравниваются, и пока тиристор открыт, конденсаторы разряжаются на резисторы. При запирании открытого тиристора напряжение сети заряжает один и разряжает другой конденсатор, а когда напряжение на последнем станет равным нулю, в следующий полупериод отпирается другой тиристор, и процесс перезаряда конденсаторов повторяется до подачи на нагрузку полного напряжения сети. Недостатками данного устройства являются отсутствие микропроцессорного управления и отсутствие гальванической развязки между сигналами управления и силовыми ключами.
Цель полезной модели -
- получение надежного и стабильного в работе устройства для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами (далее устройство), позволяющего получить на выходе стабилизатора напряжения переменного тока (далее стабилизатора) качественную и стабильную составляющую по току и напряжению правильной синусоидальной формы с малым количеством гормональных колебаний в условиях перепадов и скачков напряжения в сети;
- получение устройства с высокой помехоустойчивостью;
- унификация, позволяющая использовать одно и тоже устройство для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами различной мощности;
- гальваническую развязку от силовых ключей;
- возможность управления от микропроцессора по заложенной в нем программе;
- при одновременной работе нескольких устройств возможность использования одного генератора высокой частоты;
- простота конструкции и низкая себестоимость изготовления;
- возможное расширение функциональных возможностей за счет обеспечения плавного повышения напряжения на нагрузке при заданном программном обеспечении, при этом синусоида тока и напряжения теряет свою форму.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления двумя встречно - параллельно соединенными тиристорами, состоящем из генератора высокой частоты, управляемого транзисторного усилителя и выпрямителя в состав управляемого транзисторного усилителя входит высокочастотный трансформатор подключенный первичной обмоткой к управляемому транзисторному усилителю, а вторичными обмотками к выходам выпрямителя и, служащий для гальванической развязки и обеспечения требуемого тока в управляющих электродах тиристоров так же управляемый транзисторный усилитель имеет вход который подключается к выходу-входу микропроцессора, по программе, заложенной в микропроцессоре, подается сигнала на вход транзисторного усилителя, таким образом микропроцессор осуществляет управление работой всего устройства и работой пары встречно параллельно соединенных тиристоров, а к выходам высокочастотного трансформатора подключается управляющий выпрямитель. Устройство может иметь несколько управляемых транзисторных усилителей в паре с выпрямителями, по количеству ключей, которые управляют работой каждый своей пары встречно параллельно соединенных тиристоров, и каждый управляемый транзисторный усилитель подключается к своему выходу - входу микропроцессора и управляется по программе, заложенной в микропроцессоре.
На фиг. представлена схема устройства для управления двумя встречно - параллельно соединенными тиристорами.
Устройство для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами состоит из генератора высокой частоты, управляемого транзисторного усилителя и выпрямителя.
Генератор высокой частоты ГВЧ, в свою очередь состоит из элементов A1÷A3, VD1÷VD3, C1, C2, R1÷R6, VT1 (см. фиг.) Усилительный блок УБ1 состоит из управляющего транзисторного усилителя УУ и выпрямителя В. Управляющий транзисторный усилитель, свою очередь, состоит из элементов R7÷R13, VT2÷VT5, С3, С4, и высокочастотного трансформатора ТИ. Выпрямитель, свою очередь, состоит из элементов VD4÷VD7, R15, R16, С5, С7.
Устройство работает следующим образом: Выход генератора высокой частоты A1÷VT1, выдающий прямоугольные импульсы, подключен к n входам (n - количество ключей) управляемых усилителей с трансформаторным выходом VT2÷VT4. Возможен вариант с одним усилительный блоком УБ1 (n=1) и с n усилительными блоками УБ1÷УБn. Управление усилителями осуществляется при помощи микропроцессора (вход - выход 1÷n) через ключи управления усилителей (VT5). Включение усилителя производится подачей на его вход логической «1».
Выходные обмотки усилителя (VT3, VT4) подключены к первичной обмотке высокочастотного трансформатора ТИ, а вторичными обмотками высокочастотного трансформатора подключены к двухполупериодным выпрямителям VD4÷VD7. Оптимальные токи для управления тиристорами задаются величиной резисторов R15, R16, а конденсаторы С5, С6 служат для установки постоянной времени заряда и разряда. Управление парой встречно-параллельно включенных тиристоров осуществляется путем прохождения тока через выводы У1, К1 и У2, К2 (для первой пары встречно - параллельно включенных тиристоров) и Уn, Кn и У2n, К2n (для n-ой пары встречно-параллельно включенных тиристоров). Трансформаторный выход обеспечивает гальваническую развязку сигналов управления от силовых клячей, а подбором коэффициента трансформации обеспечивается требуемый ток в управляющих электродах тиристоров, так же управляемый транзисторный усилитель имеет вход, который подключается к выходу - входу микропроцессора по программе заложенной в микропроцессоре, подается сигнал на вход транзисторного усилителя, таким образом микропроцессор осуществляет управление работой всего устройства и работой пары встречно параллельно соединенных тиристоров, а к выходам высокочастотного трансформатора подключается управляющий выпрямитель.
Каждый управляемый транзисторный усилитель имеет вход 1 (1÷n), который подключается к выходу - входу микропроцессора, на который подается сигнал по программе, заложенной в микропроцессоре, таким образом микропроцессор осуществляет управление работой всего устройства и работой пары встречно-параллельно соединенных тиристоров.
Устройство может иметь несколько управляемых транзисторных усилителей в паре с выпрямителями, по количеству ключей, которые управляют работой каждая своей пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, и каждый управляемый транзисторный усилитель подключается к своему выходу- входу микропроцессора и управляется по программе, заложенной в микропроцессоре. В работе могут участвовать любое количество пар встречно параллельно соединенных тиристоров от 1 до n в любом сочетании.