Электронный коммутатор сети переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ш н 17 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРОТВЕННЫЙ НОМИТЕТ С О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(72) В, П. Молодчик, В,И.Зозулев, АГ.Максимов и О,Й,.Яковенко (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени завод электронных вычислительных и управляющих машин(56), 1,.Патент СЮА Р 4229669 кл Н 03 К 5/153, 1980.2 . Электронная техника в автоматике, Под ред. Ю.И.Конева, М, "Радио и связь", Вып.12 1981, с, 242-244, рис, 2 (прототип), (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий тиристорные ключи, встречно-параллельно включенные в .одну из шин сети и управляющим входом соединенные с выходом блока включения тиристоров, вход которого подключен к выходу управляемого. триггера, трансформатор, входом подключенный к сети, а выходом - к входу источника питания, формирователь импульсов синхронизации, элемент И, инвертор и запускающий ключ, о т л ич а ю щ и й с я тем, что с целью повышения надежности, в него введен блок подготовки, состоящий из диода, конденсатора и двух последовательно соединенных резисторов причем первый вывод первого резистора, первая обкладка конденсатоЯ 01064462 А ра, анод диода, выход инвертора ипервый вход элемента И соединены вобщую точку, вторая обкладка конденсатора подсоединена к общемупроводу, точка соединения второговывода первого резистора и,первоговывода второго резистора подключена к й -входу управляемого триггера, катод диода соединен с вторым выводом второго резистора и свыходом источника питания, 6 -входуправляемого триггера подсоединен к выходу элемента И, второйвход которого подключен к выходуформирозателя импульсов синхронизации, а вход инвертора через запускающий ключ подсоединен к общему проводу,2, Коммутатор по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности синхройизациивключения тиристоров с нулем сетевого напряжения, Формировательимпульсов синхронизации выпОлненв виде выпрямителя, усилителя-формирователя и деухрезистивного сумматора, причем верхний вывод последнего, подключен к выходу источникапитания, нижний вывод соединен свыходом выпрямителя, вход которогоподключен к выходу трансформатора,а средний вывод сумматора подсоеди.нен к входу усилителя-формирователя, выход которого является выходом формирователя импульсов синхронизации,Изобретение относится к электронной коммутационной технике, вчастности к коммутаторам, срабатывающим при пересечении, нулевогоуровня, и может быть использовано,для коммутации цепей питания пере"менным током различных радиоэлектронных устройств.Известен датчик прохождениясигнала переменного напряжения через нулевое значение, содержащийвыпрямительный мост, резистивныеделители, оптрон, конденсаторы,диод и резисторы 1).Недостатками данного датчикаявляются сложность и невозможностьвыдачи повторного сигнала синхронизированного нулем, при кратковременном прерывании входного напряжения.Наиболее близким к предлагаемомуявляется электронный коммутаторсети переменноготока, содержащийтиристорные ключи, встречно-параллельно включенные в одну из шинсети и управляющим входом соединенные с выходом блока включения тиристоров, вход которого подключенк выходу управляемого триггера,трансформатор, входом подключенный к сети, а выходом - к входуисточника питания, формировательимпульсов синхронизации, элемент И,инвертор и запускающий ключ 2Недостатками известного коммутатора являются низкие надежностьи точность синхронизации, а такженедостаточная устойчивость работы,так как не обеспечено повторноевключение в нуле сетевого напряжения после кратковременного (на несколько периодов) пропадания напряжения сети.Цель изобретения - повышение надежности.Поставленная цель достигаетсятем, что в электронный коммутатор . сети перзменного тока, содержащий тиристорные ключи, встречно-параллельно включенные в одну из шинсети и управляющим входом соединенные с выходом блока включения тиристоров, вход которого подключен ,к выходу управляемого триггера, трансформатор, входом подключенныйк сети, а выходом - к входу источника питания, формирователь импульсов синхронизации, элемент И, инвертор и запускающий ключ, введен блок подготовки, состоящийиз диода, конденсатора и двух последовательно соединенных резисторов, причем первый вывод первого . резистора, первая обкладка конденсатора, анод диода, выход инвертора и первый вход элемента И соеди-, нены в общую точку, вторая.обклад.ка конденсатора подсоединена к общему проводу, точка соединениявторого вывода первого резистораи первого вывода второго резистора подключена к,й -входу управляемого триггера, катод,циода соединен с вторым выводом второго резистора 5 и с выходом источника питания, Б -вход управляемого триггера подсоединен к выходу элемента И, второй вход которого подключен к выходуформирователя импульсов синхрониза 10 ции, а вход инвертора через запускающий ключ подсоединен к общемупроводу.Кроме того; с целью повышенияточности синхронизации включениятиристоров с нулем сетевого напряжения, формирователь импульсов синхронизации выполнен в виде выпрямителя, усилителя-форьирователяи двухрезистивного сумматора,причем верхний выход последнего под ключен к выходу источника питания,нижний вывод соединен с выходомвыпрямителя, вход которого подключен к выходу трансформатора, а состоящий из выпрямителя 5, резисторов 6 и 7, составляющих резистив 40 ный сумматор, усилителя-формирователя 8, трансформатор 9, источник 10 питания, элемент И 11, инвертор 12, запускающий ключ 13, а также блок 14 подготовки; состоящий из диода 15, конденсатора 16 и резисто 45150 ров 17 и 18,Тиристорные ключи 1 включены встречно-,параллельно в одну из шинсети, их управляющие выводы соединены с выходом блока 2 включения тиристоров 1. Вход трансформатора 9подключен к сети, а выход - к входу источника 10 питания и входу выпрямителя 5 формирователя 4 импульсов синхронизации, Вщсод источника 10 питания соединен с первымвыводом резистора 6, второй выводкоторого соединен в общую точкус усилителем-формирователем 8и первым выводом резистора 7, вто 55 60 рой вывол которого соединен с выходом выпрямителя,5, Выход уси лителя-формирователя 8 (он жевыход формирователя 4 импульсовсинхронизации) подключен. к второмувходу элемента И 11, первый вход у средний вывод сумматора подсоединен25.к входу усилителя-формирователя,выход которого является выходомформирователя импульсов синхронизац,ии,На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема предлагаемого электронного коммутаторасети; на .Фиг 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройствдЭлектронный коммутатор сети переменного тока содержит тиристорные ключи 1, блок 2 их включения,управляемый триггер 3, формирователь 4 импульсов синхронизации,з 10644которого образует общую точкус выходом инвертора 12, вход кото рого через запускающий ключ 13 под-.ключен к общей шине, анодом диода15, первой обкладкой конденсатора16 и первым выходом резистора 1,7, 5Вторая обкладка конденсатора16 подключеиа к общей шине Точкасоединения второго вывода резисто. ра 17 и первого вывода резистора18 подключена к Р -входу управляе- Щмого триггера 3, 5 -вход которого со-единен с выходом. элемента И 11, апрямой выход - с входом блока 2включения, Второй вывод резистора18 и катод 15 диода образуют общую точку и соединяются с выходомисточника 10 питания.Коммутатор работает следующимобразом,Напряжение сети подается на закрытые тиристорные ключи 1 и на тран сформатор 9, с выхода которого более низкое напряжение переменноготока преобразуется источником 10питания в постоянное напряжение Е,необходимое для работы элементов 25коммутатора, и выпрямителем 5 -в пульсирующее напряжение О отри.цательной.полярности . На резистивном сумматоре происходит сравнениеуказанных напряжений Еи О и полученное выходное, напряжение у силителем-формирователем 8 преобразуется в последовательность О импульгсов, синхронизированных переходомсетевого напряжения через нулевоезначение, которые подаются на пер- З 5вый вход элемента И 11, За счет .блока 14 в первый момент подачи се".тевого напряжения и во время выходанапряжения Еп питания в номинальное -значение происходит подготовка ,; 40(установка в " О ") триггера 3, чтоисключает ложное его срабатывание,а значит, включение тиристоров нев заданный момент времени, Подготовка триггера 3 происходит в момент заряда конденсатора 16, когдаза счет создания зарядным током падения напряжения на резисторе 18.к Р -входу триггера 3 прикладывается " О, который устанавливаеттриггер в состояние ф 0", когда напрямом выходе триггера присутствует цО.". В течение всего времениподготовки триггера 3 на 5 -входподается ф 1 ", что позволяет управ-лять триггером по Р -входу При замыкании ключа 13 (момент времениС 1 ), на первый вход элемента И 11" 1 " ( ОЗ) и в момент поступления на второй вход ближайшего импульса синхронизации с нулем сетевого напряжения (2) на выходе элемента И 11, т,е. на 5 -входе триггера 3 появляется "0 ", переключающий его в состояние 1", при этом сигнал 04 на выходе триггера 3 через блок 2 включаются тиристоры 1 и на выходе коммутатора появляется сетевое напряжение, Крометого, конденсатор 16 и резистор 17 выполняют Функции элемента задержки, благодаря чему происходит некоторое запаздывание подачи ".1 на Р -вход триггера 3 по сравнению с сигналом, подаваемым на 3-вход триггера, что повышает помехоустойчивость устройства.При кратковременном (на несколько полупериодов) пропадании напряжения сети (интервал времени 1 -14 ) для устойчивого включения тиристоров 1 в момент перехода напряжения сети через нуль триггер 3 устанавливается в состояние 0 за счет разряда конденсатора 16 . Через диод 15 конденсатор 16 имеет те же цепи разряда, что и конденсатор источника питания, что позволяет избежать наличие. большего заряда на конденсаторе 16 при появлении напряжения сети, т.е, при появлении напряжения сети конденсатор 16 полностью разряжен и процесс подготовки триггера 3 происходит аналогично описанному выше.При размыкании запускающего ключа 13 (момент времени +) происходит подача "0" на первый вход элемента И 11 и Р -вход триггера 3, что приво дит к переключению триггера в состо-. яние 0 ", прекращению подачи управляющего напряжения на тиристоры 1 и их выключению.Точность включения тиристоров 1 в момент перехода сетевого напряжения через нуль определяется половиной длительности импульса, снимаемого с Формирователя 4 импульсов синхронизации, и повышается за счет резисторов 6 и 7 сумматора на входе усилителя-формирователя 8.При применении предлагаемого устройства повышается устойчивость его работы и надежности, а также точность синхронизации включения тиристоров с нулем сетевого напряжения за счет введения блока подготовки и выполнения Формирователя импульсов синхронизации в виде последовательно соединенных выпрямителя, резистивного сумматора и уси- лителя-формирователя1064462 Составитель С, Кустовалева Техред И.Еетелева Корректор 0 Би Редакт ое ка филиал ППП фПатентф, гУжгород, УЛ, Проектн 0361/59 Гираж 936 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р