Тиристорный регулятор напряжения

/л,ТЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Харьковский институт инженеров городского хозяйства(72) В.Н.Будке, В,Г.Бенсман, А.Г,Сосков, Ю.П.Колонтаевский и Л.В.Елфимова (73) Н.В.Будко, В,Г.Бенсман, А.Г.Сосков, Ю.П,Колонтаевский и Л,В.Елфимова (56) Авторское свидетельство СССР М 702468, кл. Н 02 М 1/08, 1979.Авторское свидетельство СССРМ 1206915, кл, Н 02 М 1/088, 1986.Авторское свидетельство СССРМ 1525731, кл. Н 02 М 1/08, 1989.(54) ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ(57) Сущность изобретения: устройство содержит силовые клеммы, предназначенные для включения последовательно с нагрузкой между клеммами сети переменного тока, для подключения к которым предназначены входные выводы блока импульсно-фазового управления и входные выводы нуль-органа, выход которого соединен с входом кольцевого счетчика периодов, выход которого соединен с входом дещифИзобретение относится к области электротехники и может быть использовано для устройств управления электроприводами, сварочными агрегатами и другим мощным электрооборудованием.Цель изобретения - обеспечение повыщенной устойчивости к перегрузкам и к высоким скоростям нарастания тока в цепи тиристорных ключей. ратора, й выходов которого соединены с й соответствующими информационными входами распределфнйя импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом блока импульсно-фазового управления, и й пар встречно-параллельно включенных тиристоров, первые общие силовые выводы которых в каждой паре соединены с одной из силовых клемм, а их управляющие электроды соединены с соответствующими выходами блока гальванической развязки, выходы й двухвходовых элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами блока гальванической развязки, первые входы которых соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, а вто, рые входы соединены с выходом й-входового элемента И, входы которого соединены с выходами й соответствующих пороговых элементов, входы которых соединены с вы- С ходами й соответствующих интегрирующих элементов, входные выводы которых включены параллельно соответствующим й дросселям, включенными между вторымиобщими выводами силовыми вь 1 водами тиристоров соответствующих пар и другой силовой клеммой, 1 ил.ееевЪ Каждый интегрирующий элемент подключен параллельно соответствующему дросселю, выходы интегрирующих элементов через пороговые элементы подключены квходамй-входового элемента ИЛИ, Выход последнего подключен к первым входам двухвходовых элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам распределителя импульсов, Выходы двухвходовых1819371 3элементов ИЛИ подсоединены к входам блока гальванической развязки.Величина индуктивности дросселядостаточно мала, и в номинальном режиме работы регулятора ее влияние незначительно.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: дросселей, интегрирующих и пороговых элементов, Й-входового и двухвходбвых элементов ИЛИ и их связями с остальными элементами схемы.Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известно применение дросселей при параллельном включении полупроводниковых вентилей в качестве уравнительных элементов в номинальном режиме работы.Существенным отличием заявляемого тиристорного регулятора является то, что дополнительно введенные функциональные элементы в указанной связи с остальными элементами схемы и при заданной величине придают устройству новые свойства, приводящие к обеспечению повышенной устойчивости к перегрузкам, а также высоким скоростям нарастания тока при включении активной нагрузки.На чертеже представлена функциональная схема тиристорного регулятора напряжения,Регулятор напряжения содержит параллельно включенные тиристорные ключи 1.1- 2,1, 1.2-2,2, , 1,п.п и соединенные последовательно с каждым ключом дроссели 3,1, 3,2, . Зп. Весь этот блок соединен последовательно с нагрузкой 4 и силовыми клеммами 5 источника питания (сети). Блок импульсно-фазового управления 6 выполнен,по одной из типовых схем, его выход соединен с управляющим входом распределителя импульсов 7, информационные входы которого соединены с выходами кольцевого счетчика периодов сети с дешифратором 8. Вход счетчика 8 соединен с выходом нуль-органа 9, входы которого, так же как и входы блока 6, подключены к клеммам 5 сети. Выходы распределителя импульсов 7 соединены с вторыми входами деухвходовых элементов ИЛИ 10.1, 10.2,10.п, выходы последних подключены к входам блока гальванической развязки 11. Выходы блока 11 соединены с управляющими электродами тиристорных ключей 1.1-2,1, 1,2-2.2,1.пи. Параллельно дросселям подключены интегрирующие элементы 12.1, 12.2,12 и и пороговые элементы 13.1, 13.2,13 и, выходы которых соединены с входами М-входового элемента ИЛИ 14, Выход элемента 14 подсоединен к первым входам двухвходовых элементов 10.1, 10.2, .10.п,Тиристорный регулятор напряжения работает следующим образом.Блок импульсно-фазового управления 6формирует на выходе импульсы, фаза которых относительно синхронизирующего напряжения сети определяется величиной"0 Оэад, Импульсы с выхода блока 6 поступаютна вход распределителя импульсов 7. С другой стороны, нуль-орган 9 при переходе напряжения сети через нуль формируетимпульсы, поступающие на вход кольцевого15 счетчика периодов сети с дешифратором 8,С выходов последнего сформированные втребуемой комбинации импульсы поступают на информационные входы распределителя импульсов 7, где происходит20 формирование управляющих импульсов.требуемой комбинации и фазы. Эти импульсы через элементы 10,1, 10.2,10, и и блок11 подаются на управляющие электроды тиристоров, включая поочередно их в задан 25 ной комбинации и фазе.При возникновении перегрузки или короткого замыкания в цепи нагрузки падениенапряжения на дроссель в цепи открытого вэтот момент тиристорного ключа возраста 30 ет, создавая благоприятные условия длявключения параллельно соединенных однонаправленных тиристоров по сигналу управления, вырабатываемому пороговымиустройствами 13.1, 13.2, .13.п, Этот сигнал35 через И-входовый элемент ИЛИ 14, двухвходовые элементы ИЛИ 10,1, 10.2,10.п иблок гальванической развязки 11 поступаетсразу на управляющие электроды всех тиристоров. Одновременное включение всех од 40 нонаправленных параллельно соединенныхтиристоров в момент возникновения перегрузки позволяет снизить нагрузку каждогоиз тиристоров на время срабатывания максимальной защиты силовой цепи,45 Интегрирующие элементы 12.1, 12,2,12,п предназначены для предотвращенияложных срабатываний от помех и повышенных скоростей нарастания тока при включении активной нагрузки,50 Наличие дросселей, даже с учетом того,что их индуктивности незначительны, обеспечивает защиту тиристоров от повышенной скорости нарастания тока в случаеработы на активную нагрузку.55 Кроме того, введение дополнительныхдросселей в цепи тиристорных ключей способствует надежному одновременномувключению параллельно соединенных однонаправленных тиристоров при перегрузках и коротких замыканиях, более. силовыми выводами тиристоров соответ 35 ствующих пар и другой силовой клеммой, причем индуктивностькаждого из дросселей равна Од40где Од - анодное напряжение на закрытом тиристоре, обеспечивающее надежнсе отравномерному распределению тока в одновремеыно включенных тиристорах, ограничиваетток перегрузки или короткого замыкания, Дроссель служит также датчиком тока нагрузки или короткого замыкания.П р и м е р. Тиристорный регулятор напряжения был реализован на микросхемах серии 564, 1006 ВИ 1, 140 УД 7 (нуль-орган, блок импульсно-фазового управления), ЗОТ 127 Б. (пороговый элемент), оптотиристо рах ТО-25-10 (блок гальванической развязки), а также на дискетных компонентах, В качестве элементов ключей использованы тиристоры Т 153-630 с охладителями (6 шт.).Величина индуктивности дросселя определялась из условия, что действующее значение тока перегрузки составляет 4000 А:12 Скорость нарастания тока при активнойнагрузке (худший случай) определялась извыражения где Оп - амплитудное значение напряжениясети,Критическая скорость нарастания токав открытом состоянии тиристора Т 153-630(паспортные данные) - 100 А/мкс,Таким образом, цель изобретения -обеспечение повышенной устойчивости кперегрузкам и к высоким скоростям нарастания тока в цепи тиристорных ключей -достигнута,Регулятор может быть применен в мощных преобразователях и электроприводах.Ф о р мул а изобретен ияТиристорный регулятор напряжения,содержащий две силовые клеммы, предназначенные для включения последовательно снагрузкой между клеммами сети переменного тока, для подключения к которым предназйачены входные выводы блока. импульсно-фазового управления и входные 5 10 15 20 25 выводы нуль-органа, выход которого соединен с входом кольцевого счетчика периодов, выход которого соединен с входом дешифратора, И выходов которого соединены с й соответствующими информационными входами распределителя импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом блока импульсно-фазового управления и й пар встречно-параллельно включенных тиристоров, первые общие силовые выводы которых в каждой паре соединены с одной иэ силовых клемм, а их управляющие электроды соединены с соответствующими выходамиблока гальванической развязки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости к перегрузкам и высоким скоростям нарастания тока, введены й дроссели, й интегрирующих элементов, Й пороговых элементов, Й-входовый элемент ИЛИ и М двухвходовых элементов ИЛИ, выходы которых соединены с соответствующими входами блока гальванической развязки, первые входы соединены с соответствующимй выходами распределителя импульсов, а вторыевходы соединены с выходом й-входового элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, входы которых соединены с выходами соответствующих интегрирующих элементов, входные выводы которых включены параллельно соответствующим дросселям, включенным между вторыми общими пирание тиристора; в- круговая частота переменного токасети; 1 пр - максимально допустимое действующее значение тока через тиристор..Коров аказ 1954 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 НТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101