RU2214042C2

RU2214042C2 - Switching unit built around symmetrical thyristors

Info

Publication number: RU2214042C2
Application number: RU2001122835/09A
Authority: RU
Inventors: В.В. Валиков; А.А. Яковлев
Original assignee: ООО "Компания "Мир"
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2003-10-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; switching loads in three-phase ac circuits. SUBSTANCE: proposed switching unit has symmetrical thyristors in each phase circuit connected through some leads to output terminals of three-phase current supply; matching unit whose inputs are connected to output terminals of three-phase current supply and outputs, to respective inputs of measurement and check-up unit whose outputs are connected to respective inputs of thyristor control pulse shaper, outputs of the latter being connected through isolating transformers to gate electrodes of symmetrical thyristors; leads of the latter are connected through current transformers to load, to respective inputs of measurement and check-up unit, and to voltage check-up unit and outputs are connected to respective inputs of measurement and check-up unit whose outputs are connected to other inputs of symmetrical thyristor control pulse shaper; measurement and check-up unit is connected to series-connected peripheral device interfacing channel; respective inputs of measurement and check-up unit are connected to some leads of temperature sensors whose other leads are connected to common wire. Checking load voltage and current as well as temperature of symmetrical thyristor case makes it possible to prevent thyristor failure caused by troubles in load. EFFECT: enhanced operating reliability of symmetrical thyristors. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для коммутации нагрузок в цепях трехфазного напряжения переменного тока. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for switching loads in three-phase AC voltage circuits.

Известны устройства на симметричных тиристорах, в которых небольшой пусковой ток используется для управления большим током нагрузки, например, "твердотельное реле", содержащее ключевой элемент, один вывод которого через резистор соединен с управляющим электродом симметричного тиристора, одним выводом подключенного к цепи нагрузки, а другим выводом соединенного с первым выводом сети переменного тока, другой вывод цепи нагрузки подключен к второму выводу сети переменного тока [1]. Known devices on symmetric thyristors in which a small inrush current is used to control a large load current, for example, a "solid state relay" containing a key element, one terminal of which is connected through a resistor to the control electrode of a symmetric thyristor, one terminal connected to the load circuit, and the other the output connected to the first output of the AC network, another output of the load circuit is connected to the second output of the AC network [1].

Описанное устройство является недостаточно надежным, так как в нем отсутствует защита симметричного тиристора, и какие-либо сбои в цепи нагрузки могут привести его к выходу из строя. The described device is not reliable enough, since it lacks the protection of a symmetric thyristor, and any malfunctions in the load circuit can lead to failure.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является коммутатор на симметричных тиристорах, содержащий источник переменного напряжения, симметричные тиристоры в цепях n нагрузок, n пиковых трансформаторов, формирователь импульсов управления тиристорами, содержащий программный блок, трансформатор, первичной обмоткой подключенный к источнику переменного напряжения, имеющий вторичную обмотку с заземленной средней точкой и двумя выходными концами, соединенными с двумя идентичными цепями из двух диодов, включенных встречно-параллельно, анод одного из которых через резистор соединен с катодом динистора, с анодом которого через резистор связан катод второго диода, емкость и стабилитрон, заземленные своими вторыми выводами, при этом катоды двух динисторов из идентичных цепей соединены между собой n параллельными цепочками из двух встречно включенных диодов, катоды которых через первичную обмотку пикового трансформатора подключены к выходам программного блока [2]. The closest in technical essence to the present invention is a symmetric thyristor switch containing an AC voltage source, symmetric thyristors in n load circuits, n peak transformers, thyristor control pulse shaper containing a program unit, a transformer connected to an AC voltage source by a primary winding, having a secondary winding with a grounded midpoint and two output ends connected to two identical circuits of two diodes is included counter-parallel, the anode of one of which is connected through a resistor to the cathode of the dynistor, to the anode of which is connected the cathode of the second diode through the resistor, the capacitance and the zener diode, grounded by their second terminals, while the cathodes of two dinistors from identical circuits are interconnected by n parallel chains of two counterclosed diodes, the cathodes of which are connected through the primary winding of the peak transformer to the outputs of the program unit [2].

Описанное устройство позволяет осуществлять коммутацию нагрузок в цепях трехфазного напряжения переменного тока, однако в нем отсутствует возможность контроля напряжения, подводимого к нагрузке, и тока нагрузки, что может привести в ряде случаев к выходу из строя симметричных тиристоров, например, при коротком замыкании в нагрузке. Некоторые нагрузки, например, асинхронный двигатель, не допускают работу при отсутствии одного из трех напряжений. The described device allows switching loads in the three-phase AC voltage circuits, however, it does not have the ability to control the voltage supplied to the load and the load current, which can lead to failure of symmetric thyristors in some cases, for example, during a short circuit in the load. Some loads, such as an induction motor, do not allow operation in the absence of one of three voltages.

Предлагаемое изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в создании коммутирующего устройства, позволяющего осуществлять подключение нагрузок в цепях трехфазного напряжения переменного тока при наличии возможности контроля тока в нагрузке, что предотвращает выход из строя симметричных тиристоров, исключает сбои в нагрузке и повышает надежность работы коммутатора. The present invention is aimed at solving the technical problem of creating a switching device that allows the connection of loads in the three-phase AC voltage circuits when it is possible to control the current in the load, which prevents failure of symmetric thyristors, eliminates faults in the load and increases the reliability of the switch.

Данная техническая задача решается за счет того, что в коммутатор на симметричных тиристорах, содержащий симметричные тиристоры в цепях трехфазного напряжения переменного тока, одни выводы которых подключены к выходным клеммам источника трехфазного тока, разделительные трансформаторы в цепи управления каждого симметричного тиристора, формирователь импульсов управления симметричными тиристорами, введены блок измерения и контроля, блок контроля напряжения, трансформаторы тока и датчики температуры в цепи каждой фазы, блок согласования, входы которого подключены к соответствующим выходам источника трехфазного тока, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первой группы входов блока измерения и контроля, первый, второй и третий входы второй группы входов которого соединены с первым, вторым и третьим выходами блока контроля напряжения, а первый, второй и третий входы третьей группы входов подключены к выводам соответствующих датчиков температуры, другими выводами подключенных к общему проводу, выходы первой группы выходов блока измерения и контроля подключены соответственно к первому, второму и третьему входам первой группы входов формирователя импульсов управления симметричными тиристорами, первый, второй и третий входы второй группы входов которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами второй группы выходов блока измерения и контроля, одни концы первичных обмоток трансформаторов тока соединены с выводами соответствующих симметричных тиристоров, а вторые концы соединены с соответствующими входами блока контроля напряжения и с соответствующей цепью нагрузки, одни концы вторичных обмоток трансформаторов тока подключены соответственно к первому, второму и третьему входам четвертой группы входов блока измерения и контроля, а другие концы заземлены, выходная шина блока измерения и контроля связана с последовательным каналом сопряжения с внешним устройством управления. This technical problem is solved due to the fact that the switch on symmetric thyristors contains symmetric thyristors in the three-phase AC voltage circuits, some of which are connected to the output terminals of the three-phase current source, isolation transformers in the control circuit of each symmetric thyristor, a pulse shaper of control of symmetric thyristors , a measurement and control unit, a voltage control unit, current transformers and temperature sensors in the circuit of each phase were introduced, the unit agreed the input of which is connected to the corresponding outputs of the three-phase current source, and the first, second and third outputs are connected respectively to the first, second and third inputs of the first group of inputs of the measurement and control unit, the first, second and third inputs of the second group of inputs are connected to the first, the second and third outputs of the voltage control unit, and the first, second and third inputs of the third group of inputs are connected to the terminals of the corresponding temperature sensors, with the other terminals connected to the common wire, the outputs of the first group are the strokes of the measurement and control unit are connected respectively to the first, second and third inputs of the first group of inputs of the pulse shaper of control of symmetric thyristors, the first, second and third inputs of the second group of inputs of which are connected respectively to the first, second and third outputs of the second group of outputs of the unit of measurement and control, one ends of the primary windings of current transformers are connected to the terminals of the corresponding symmetric thyristors, and the second ends are connected to the corresponding inputs of the voltage control unit and with the corresponding load circuit, one ends of the secondary windings of current transformers are connected respectively to the first, second and third inputs of the fourth group of inputs of the measurement and control unit, and the other ends are grounded, the output bus of the measurement and control unit is connected to the serial interface channel with an external control device .

При этом блок измерения и контроля содержит нормализатор, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь и вычислитель, входная шина которого подключена к выходной шине аналого-цифрового преобразователя, входом соединенного с выходом мультиплексора, первый, второй и третий входы первой, второй и третьей группы входов которого подключены к соответствующим выходам первой, второй и третьей группы выходов нормализатора, входы которого являются входами блока измерения и контроля, управляющие входы мультиплексора и аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими управляющими выходами вычислителя, а блок контроля напряжения содержит в цепи каждой фазы последовательно соединенные резистор и диодно-транзисторную оптопару, формирователь импульсов управления симметричными тиристорами содержит генератор импульсов, и три идентичных канала, каждый из которых состоит из элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход элемента И подключен к выходу ждущего мультивибратора, входы которого соединены с выходами первого и второго компараторов, прямой вход первого из которых и инверсный вход второго объединены и подключены к соответствующему выходу нормализатора, а инверсный вход первого компаратора и прямой вход второго компаратора подключены к общему проводу, третий вход элемента И соединен с соответствующим выходом вычислителя, а выход через усилитель подключен к выводу первичной обмотки разделительного трансформатора цепи управления симметричного тиристора соответствующей фазы. Moreover, the measurement and control unit contains a normalizer, a multiplexer, an analog-to-digital converter and a calculator, the input bus of which is connected to the output bus of the analog-to-digital converter, with an input connected to the output of the multiplexer, the first, second, and third inputs of the first, second, and third groups of inputs of which connected to the corresponding outputs of the first, second and third groups of outputs of the normalizer, the inputs of which are the inputs of the measurement and control unit, the control inputs of the multiplexer and analog-to-digital pre the browser is connected to the corresponding control outputs of the calculator, and the voltage control unit contains a resistor and a diode-transistor optocouple in series in each phase circuit, the symmetric thyristor control pulse generator contains a pulse generator, and three identical channels, each of which consists of an And element, the first input which is connected to the output of the pulse generator, the second input of the element And is connected to the output of the waiting multivibrator, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second comparators, the direct input of the first of which and the inverse input of the second are connected and connected to the corresponding output of the normalizer, and the inverse input of the first comparator and the direct input of the second comparator are connected to a common wire, the third input of the And element is connected to the corresponding output of the calculator, and the output through the amplifier is connected to the conclusion of the primary winding of the isolation transformer of the control circuit of the symmetric thyristor of the corresponding phase.

Введение в схему коммутатора на симметричных тиристорах блока измерения и контроля, блока контроля напряжения, датчиков температуры, трансформаторов тока в цепи каждой фазы трехфазного напряжения переменного тока и связей введенных блоков между собой и с другими блоками устройства позволяет повысить надежность его работы за счет осуществления контроля тока в нагрузке, напряжения на выходе коммутатора и температуры корпусов симметричных тиристоров, что позволяет исключить сбои в нагрузке и предотвращает выход из строя симметричных тиристоров. The introduction of a measurement and control unit, a voltage control unit, temperature sensors, current transformers in the circuit of each phase of a three-phase AC voltage and the connections of the introduced units with each other and with other units of the device into the circuit of a switch on symmetric thyristors allows to increase the reliability of its operation due to current control in the load, the voltage at the output of the switch and the temperature of the housings of the symmetric thyristors, which eliminates failures in the load and prevents the failure of symmetrical t Ristori.

В результате проведенного информационного поиска технических решений, тождественных заявляемому, не обнаружено. Следовательно, предлагаемое техническое решение является новым и обладает изобретательским уровнем. As a result of the information search, technical solutions identical to the claimed were not found. Therefore, the proposed technical solution is new and has an inventive step.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого коммутатора и пример конкретной реализации блока измерения и контроля для варианта трехфазной сети переменного тока с нейтралью, на фиг.2 - то же самое для трехфазной сети без нейтрали, на фиг. 3а и 3б приведены варианты конкретной технической реализации блока согласования для трехфазной сети с нейтралью, на фиг.3в - приведен пример технической реализации блока согласования для трехфазной сети без нейтрали, на фиг. 4 приведен пример конкретной технической реализации блока контроля напряжения для трехфазной сети с нейтралью (а) и без нейтрали (б), на фиг.5 - пример конкретной реализации формирователя импульсов управления тиристорами, на фиг. 6 приведен пример конкретной технической реализации одного канала нормализатора. The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a functional diagram of the proposed switch and an example of a specific implementation of a measurement and control unit for a variant of a three-phase AC network with neutral, in Fig.2 - the same for a three-phase network without neutral, in Fig. Figures 3a and 3b show variants of a specific technical implementation of the matching unit for a three-phase network with neutral, Fig. 3c shows an example of technical implementation of the matching unit for a three-phase network without neutral, Fig. 3b. 4 shows an example of a specific technical implementation of a voltage control unit for a three-phase network with neutral (a) and without neutral (b), FIG. 5 is an example of a specific implementation of a thyristor control pulse generator, FIG. Figure 6 shows an example of a specific technical implementation of one channel of the normalizer.

Коммутатор на симметричных тиристорах, представленный на фиг.1, 2, содержит источник 1 трехфазного тока, выходные клеммы которого подключены к одним выводам симметричных тиристоров 2, включенных в цепь каждой из трех фаз, и к входам блока 3 согласования, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первой группы входов блока 4 измерения и контроля, первый, второй и третий входы второй группы входов которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока 5 контроля напряжения, а первый, второй и третий входы третьей группы входов блока 4 измерения и контроля соединены с первыми выводами датчиков температуры 6, другими выводами подключенных к общему проводу, первый, второй и третий выходы первой группы выходов блока 4 измерения и контроля соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первой группы входов формирователя 7 импульсов управления симметричными тиристорами, первый, второй и третий входы второй группы входов которого подключены к соответствующим выходам второй группы выходов блока 4 измерения и контроля, первый, второй и третий выходы формирователя 7 импульсов управления симметричными тиристорами подключены к первым выводам первичных обмоток первого, второго и третьего разделительных трансформаторов 8 соответственно, вторые выводы первичных обмоток которых заземлены, первые выводы вторичных обмоток трансформаторов 8 подключены к управляющим электродам соответствующих симметричных тиристоров 2, вторые выводы которых соединены с вторыми выводами вторичных обмоток соответствующих разделительных трансформаторов 8 и с первыми выводами первичных обмоток соответствующих трансформаторов тока 9, включенных в цепь каждой из фаз трехфазной сети, вторые выводы первичных обмоток трансформаторов тока 9 подключены к соответствующим входным клеммам нагрузки по каждой фазе и к соответствующим входам блока 5 контроля напряжения, одни выводы вторичных обмоток трансформаторов тока 9 заземлены, а вторые выводы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам четвертой группы входов блока 4 измерения и контроля, в состав которого входит нормализатор 10, первый, второй и третий выходы первой группы выходов которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второй группы входов формирователя 7 импульсов управления симметричными тиристорами и с первым, вторым и третьим входами первой группы входов мультиплексора 11, первый, второй и третий входы второй и третьей групп входов которого соединены с соответствующими выходами второй и третьей группы выходов нормализатора 10, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12, выходная шина которого соединена с входной шиной вычислителя 13, первым, вторым и третьим входами подключенного соответственно к первому, второму и третьему выходам блока 5 контроля напряжения, выходная шина вычислителя 12 связана с последовательным каналом сопряжения с внешним устройством управления (на чертеже не показан), управляющие входы мультиплексора 11 и АЦП 12 соединены с соответствующими управляющими выходами вычислителя 13, подключение которого к последовательному каналу сопряжения с внешним устройством управления может осуществляться, например, с помощью интерфейса RS-232, RS-485. The switch on the symmetric thyristors, shown in Fig.1, 2, contains a three-phase current source 1, the output terminals of which are connected to one terminal of the symmetric thyristors 2 included in the circuit of each of the three phases, and to the inputs of the matching unit 3, the first, second and third the outputs of which are connected respectively to the first, second and third inputs of the first group of inputs of the unit 4 of measurement and control, the first, second and third inputs of the second group of inputs of which are connected respectively to the first, second and third outputs of the unit 5 and the first, second and third inputs of the third group of inputs of the measurement and control unit 4 are connected to the first outputs of the temperature sensors 6, other outputs connected to a common wire, the first, second and third outputs of the first group of outputs of the measurement and control unit 4 are connected to the first , the second and third inputs of the first group of inputs of the shaper 7 pulses of control of symmetric thyristors, the first, second and third inputs of the second group of inputs which are connected to the corresponding outputs of the second group of outputs of block 4 measurement and control, the first, second and third outputs of the driver 7 of the control pulses of symmetric thyristors are connected to the first terminals of the primary windings of the first, second and third isolation transformers 8, respectively, the second terminals of the primary windings of which are grounded, the first terminals of the secondary windings of the transformers 8 are connected to the control electrodes of the respective symmetric thyristors 2, the second terminals of which are connected to the second terminals of the secondary windings of the respective isolation transformers 8 and with the first terminals of the primary windings of the respective current transformers 9 included in the circuit of each of the phases of the three-phase network, the second terminals of the primary windings of the current transformers 9 are connected to the corresponding input terminals of the load for each phase and to the corresponding inputs of the voltage control unit 5, one terminal of the secondary windings current transformers 9 are grounded, and the second leads are connected respectively to the first, second and third inputs of the fourth group of inputs of the unit 4 of measurement and control, which includes normal p 10, the first, second and third outputs of the first group of outputs which are connected respectively with the first, second and third inputs of the second group of inputs of the shaper 7 of the control pulses of symmetric thyristors and with the first, second and third inputs of the first group of inputs of the multiplexer 11, the first, second and third the inputs of the second and third groups of inputs of which are connected to the corresponding outputs of the second and third groups of outputs of the normalizer 10, and the output is connected to the input of an analog-to-digital converter (ADC) 12, the output bus of which is connected and with the input bus of the calculator 13, the first, second and third inputs connected respectively to the first, second and third outputs of the voltage control unit 5, the output bus of the calculator 12 is connected to the serial interface channel with an external control device (not shown), the control inputs of the multiplexer 11 and the ADC 12 are connected to the corresponding control outputs of the calculator 13, which can be connected to the serial interface channel with an external control device, for example, using RS-232 erfeysa, RS-485.

Блок согласования 3 может быть выполнен, например, на резистивных делителях напряжения (фиг.3а) или на трансформаторах (фиг.3б, в). The matching unit 3 can be performed, for example, on resistive voltage dividers (figa) or on transformers (figb, c).

Блок контроля напряжения 5 может быть выполнен, как показано на фиг.4, и содержит в цепи каждой фазы последовательно соединенные резистор и диодно-транзисторную оптопару, при этом входами блока являются выводы соответствующих резисторов, а выходами - коллекторы соответствующих транзисторов оптопары, эмиттеры которых подключены к общему проводу источника питания. The voltage control unit 5 can be made, as shown in Fig. 4, and contains a resistor and a diode-transistor optocoupler in each phase circuit, while the inputs of the unit are the outputs of the corresponding resistors, and the outputs are the collectors of the corresponding transistors of the optocoupler whose emitters are connected to the common wire of the power source.

Формирователь 7 импульсов управления симметричными тиристорами (см. фиг. 5) состоит из генератора импульсов, и трех идентичных цепей, каждая из которых содержит элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход элемента И подключен к выходу ждущего мультивибратора, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, прямой вход первого из которых и инверсный вход второго объединены и подключены к соответствующему выходу нормализатора 10 блока 4 измерения и контроля, а инверсный вход первого компаратора и прямой вход второго компаратора подключены к общему проводу, третий вход элемента И соединен с соответствующим выходом вычислителя, а выход через усилитель подключен к выводу первичной обмотки разделительного трансформатора 8 цепи управления симметричного тиристора 2 соответствующей фазы. Shaper 7 control pulses of symmetric thyristors (see Fig. 5) consists of a pulse generator, and three identical circuits, each of which contains an element And, the first input of which is connected to the output of the pulse generator, the second input of the element And is connected to the output of the standby multivibrator, inputs which are connected respectively to the outputs of the first and second comparators, the direct input of the first of which and the inverse input of the second are combined and connected to the corresponding output of the normalizer 10 of the measurement and control unit 4, and the inverter ny input of the first comparator and the second comparator input line connected to ground, the third input element and connected to a corresponding output of the calculator, and an output via an amplifier connected to the terminal of the primary winding of the isolating transformer 8 symmetrical thyristor control circuit 2 corresponding phase.

Нормализатор 10 блока 4 измерения и контроля может быть выполнен, например, как показано на фиг.6, и содержит три идентичных канала, каждый из которых состоит из операционных усилителей и резисторов. The normalizer 10 of the unit 4 measurement and control can be performed, for example, as shown in Fig.6, and contains three identical channels, each of which consists of operational amplifiers and resistors.

Мультиплексор 11, аналого-цифровой преобразователь 12 и вычислитель 13 могут быть выполнены, например, на микропроцессоре АТ90 MEGA 103, серийно выпускаемом фирмой Atmel. The multiplexer 11, the analog-to-digital Converter 12 and the calculator 13 can be performed, for example, on the microprocessor AT90 MEGA 103, commercially available from Atmel.

Предлагаемый коммутатор работает следующим образом. The proposed switch operates as follows.

В исходном состоянии симметричные тиристоры 2 закрыты. Блок 4 измерения и контроля непрерывно измеряет значение входного тока и температуры корпусов симметричных тиристоров 2, осуществляет контроль входного напряжения, производя в вычислителе 13 сравнение с допустимыми значениями. Формирователь 7 импульсов управления симметричными тиристорами формирует серию импульсов управления открыванием тиристоров 2 в моменты перехода синусоидального сигнала через ноль. Сигналы на выходах формирователя 7 не появляются до тех пор, пока с вычислителя 13 не поступит команда на включение тиристоров 2. In the initial state, the symmetric thyristors 2 are closed. Unit 4 measurement and control continuously measures the value of the input current and temperature of the housings of the symmetric thyristors 2, monitors the input voltage, making the comparison 13 with the acceptable values in the calculator 13. Shaper 7 control pulses of symmetric thyristors generates a series of control pulses for opening the thyristors 2 at the moments when the sinusoidal signal passes through zero. The signals at the outputs of the shaper 7 do not appear until a command to turn on the thyristors 2 is received from the calculator 13.

При подаче команды на включение по последовательному каналу сопряжения от внешнего устройства управления на вычислитель 13 последний сравнивает измеренное значение напряжения на выходах источника трехфазного тока 1 с допустимым, контролирует выходные токи и наличие напряжений на выходных зажимах коммутатора, а также значение температуры корпусов симметричных тиристоров 2. Если измеренные значения напряжения на выходах источника трехфазного тока 1 находятся в допустимых пределах, а ток в нагрузке и напряжение на выходных клеммах коммутатора отсутствует, вычислитель 13 выдает команду на снятие блокировки с формирователя 7 импульсов управления симметричными тиристорами. При этом импульсы управления через трансформаторы 8 поступают на управляющие электроды симметричных тиристоров 2, которые при этом открываются, подавая в нагрузку напряжение. По цепи в нагрузку начинает протекать ток, значение которого с помощью трансформаторов тока 9 измеряется блоком 4 измерения и контроля. Одновременно на выходных зажимах коммутатора появляется напряжение, наличие которого фиксируется блоком 5 контроля напряжения. Полученные сигналы о значениях тока с вторичных обмоток трансформаторов тока 9, наличии напряжения на нагрузке с выходов блока 5 контроля напряжения и температуры корпусов симметричных тиристоров 2 с датчиков температуры 6 поступают в вычислитель 13 блока 4 измерения и контроля, который выдает сообщение об исполнении команды на включение коммутатора, поступающий через последовательный канал сопряжения на внешнее устройство управления (на чертеже не показано). When a command is issued for switching on via the serial interface channel from an external control device to the calculator 13, the latter compares the measured voltage value at the outputs of the three-phase current source 1 with the permissible one, controls the output currents and the presence of voltages at the output terminals of the switch, as well as the temperature value of the symmetrical thyristor cases 2. If the measured voltage values at the outputs of the three-phase current source 1 are within acceptable limits, and the current in the load and the voltage at the output terminals of the comm Ator offline, computer 13 issues a command to unlock the generator 7 with symmetrical thyristor control pulses. In this case, the control pulses through the transformers 8 are supplied to the control electrodes of the symmetric thyristors 2, which open while supplying voltage to the load. A circuit begins to flow into the load, the value of which with the help of current transformers 9 is measured by the unit 4 of measurement and control. At the same time, voltage appears on the output terminals of the switch, the presence of which is fixed by voltage control unit 5. The received signals about the current values from the secondary windings of the current transformers 9, the presence of voltage at the load from the outputs of the voltage and temperature control unit 5 of the symmetrical thyristors 2 from the temperature sensors 6 are sent to the calculator 13 of the measurement and control unit 4, which gives a message about the execution of the switching command switch coming through a serial interface channel to an external control device (not shown).

Если измеренные значения напряжения на выходах источника трехфазного тока 1 находятся вне допустимых пределов, то вычислитель 13 блока 4 измерения и контроля не выдает сигнал разрешения на вход формирователя 7 импульсов управления симметричными тиристорами и коммутатор не включается. Одновременно вычислитель 13 выдает внешнему устройству управления по последовательному каналу сопряжения сообщение о причинах невыполнения команды. If the measured voltage values at the outputs of the three-phase current source 1 are outside the permissible limits, then the calculator 13 of the measurement and control unit 4 does not give a permission signal to the input of the driver 7 of the pulses for controlling the symmetric thyristors and the switch does not turn on. At the same time, the calculator 13 gives an external control device via a serial interface channel a message about the reasons for the failure of the command.

В нормальном режиме, когда все симметричные тиристоры 2 исправны, формирователь 7 импульсов управления симметричными тиристорами своим сигналом, поступающим на управляющие электроды тиристоров 2 через трансформаторы 8, открывает их, при этом ток от источника 1 трехфазного тока поступает в нагрузку. Значение тока, поступающего в нагрузку, постоянно измеряется с помощью трансформаторов тока 9, а наличие напряжения на нагрузке контролируется блоком 5 контроля напряжения. Измеряемые токи по каждой фазе сравниваются с допустимыми его значениями для данной фазы. Если ток одной из фаз превысит допустимое значение (например, в случае короткого замыкания) или станет равным нулю в случае обрыва соединительной линии с нагрузкой, то информация об этом с трансформатора тока 9, включенного в цепь данной фазы, поступает на вычислитель 13 блока 4 измерения и контроля, который фиксирует эти отклонения от номинального режима и своим выходным сигналом блокирует формирователь 7 импульсов управления симметричными тиристорами, и коммутатор отключается. Для повышения надежности работы коммутатора дополнительно контролируется температура корпусов симметричных тиристоров 2. Значение температуры, контролируемое датчиками температуры 6 (например, терморезисторами), преобразуется в электрический сигнал, который поступает в вычислитель 13 блока 4 измерения и контроля, где обрабатывается и сравнивается с допустимым значением. При недопустимом перегреве симметричных тиристоров 2, вызванном различными причинами, например, длительными перегрузками по току или нарушениями режима охлаждения, блок 4 измерения и контроля своим выходным сигналом блокирует формирователь 7 импульсов управления симметричными тиристорами, которые при этом закрываются, что предотвращает их выход из строя. Одновременно вычислитель 13 блока 4 измерения и контроля при возникновении указанных аварийных ситуаций выдает сообщение об отключении коммутатора и причинах, его вызвавших, по последовательному каналу сопряжения на внешнее устройство управления. In the normal mode, when all symmetric thyristors 2 are operational, the driver 7 of the pulses for controlling the symmetric thyristors with their signal entering the control electrodes of the thyristors 2 through transformers 8 opens them, and the current from the source 1 of the three-phase current enters the load. The value of the current supplied to the load is constantly measured using current transformers 9, and the presence of voltage on the load is controlled by voltage control unit 5. The measured currents for each phase are compared with its permissible values for this phase. If the current of one of the phases exceeds the permissible value (for example, in the case of a short circuit) or becomes zero in the event of a break in the connecting line with the load, then information about this from the current transformer 9 included in the circuit of this phase is sent to the calculator 13 of the measurement unit 4 and control, which fixes these deviations from the nominal mode and blocks the output driver 7 pulses of control of symmetric thyristors with its output signal, and the switch is turned off. To increase the reliability of the switch, the temperature of the housings of the symmetric thyristors 2 is additionally controlled. The temperature value, controlled by temperature sensors 6 (for example, thermistors), is converted into an electrical signal, which is transmitted to the calculator 13 of the measurement and control unit 4, where it is processed and compared with an acceptable value. If the overheating of the symmetric thyristors 2 is unacceptable due to various reasons, for example, prolonged overcurrents or violations of the cooling mode, the measuring and control unit 4 blocks the output pulse generator 7 of the control pulses of the symmetric thyristors, which are thereby closed, which prevents their failure. At the same time, the calculator 13 of the measurement and control unit 4, when the indicated emergency situations occur, gives a message about the switch disconnecting and the reasons that caused it via the serial interface to the external control device.

Если при подаче команды на включение по последовательному каналу сопряжения от внешнего устройства управления на вычислитель 13 блок 4 измерения и контроля фиксирует наличие напряжения на одном из его выходных зажимов или ток в цепи одной из фаз, вычислитель 13 блока 4 измерения и контроля не выдает сигнал разрешения на вход формирователя 7 импульсов управления симметричными тиристорами и коммутатор не включается. Одновременно вычислитель 13 выдает внешнему устройству управления по последовательному каналу сопряжения сообщение о причинах невыполнения команды. If, when giving a command to turn on via the serial interface channel from an external control device to the calculator 13, the measurement and control unit 4 detects the presence of voltage at one of its output terminals or the current in the circuit of one of the phases, the calculator 13 of the measurement and control unit 4 does not give a permission signal at the input of the shaper 7 pulses of control of symmetric thyristors and the switch does not turn on. At the same time, the calculator 13 gives an external control device via a serial interface channel a message about the reasons for the failure of the command.

Если после подачи команды на включение по последовательному каналу сопряжения от внешнего устройства управления на вычислитель 13 окажется, что один из симметричных тиристоров 2 неисправен, например не включается, т.е. ток и напряжение на выходном зажиме коммутатора по данной фазе отсутствуют, то вычислитель 13 блока 4 измерения и контроля, на входы которого поступают сигналы с трансформаторов тока 9 и с блока 5 контроля напряжения, анализирует эти состояния и выдает сигнал блокировки на соответствующие входы формирователя 7 импульсов управления симметричными тиристорами, тем самым выключая коммутатор. Одновременно вычислитель 13 выдает сообщение о невозможности включения коммутатора и причинах, вызвавших это, по последовательному каналу сопряжения на внешнее устройство управления. If after giving the command to turn on via the serial interface channel from the external control device to the calculator 13, it turns out that one of the symmetric thyristors 2 is faulty, for example, it does not turn on, i.e. there is no current and voltage at the output terminal of the switch for this phase, then the calculator 13 of the measurement and control unit 4, the inputs of which receive signals from current transformers 9 and from the voltage control unit 5, analyzes these states and provides a blocking signal to the corresponding inputs of the pulse shaper 7 control symmetric thyristors, thereby turning off the switch. At the same time, the calculator 13 issues a message about the impossibility of turning on the switch and the reasons that caused this via a serial interface to an external control device.

Таким образом, осуществление контроля значения тока и наличия напряжения в фазовых цепях трехфазной сети, а также температуры корпусов симметричных тиристоров предотвращает выход из строя симметричных тиристоров из-за появления сбоев в нагрузке, что повышает надежность работы коммутатора. Thus, monitoring the value of current and the presence of voltage in the phase circuits of a three-phase network, as well as the temperature of the housings of symmetric thyristors prevents the failure of symmetric thyristors due to faults in the load, which increases the reliability of the switch.

Источники информации
1. М.Х. Джонс. Электроника - практический курс. М.: Постмаркет, 1999, с. 244-245.Sources of information
1. M.Kh. Jones. Electronics - a practical course. M .: Postmarket, 1999, p. 244-245.

2. Авторское свидетельство 267691, кл. Н 03 К 17/68, опубл. 02.04.70 (прототип). 2. Copyright certificate 267691, cl. H 03 K 17/68, publ. 04/02/70 (prototype).

Claims

1. A switch on symmetric thyristors, containing symmetric thyristors in three-phase AC voltage circuits, some of which are connected to the output terminals of a three-phase current source, isolation transformers in the control circuit of each symmetric thyristor, a control pulse generator for symmetric thyristors, characterized in that they are inserted into it measurement and control unit, voltage control unit, current transformers and temperature sensors in the circuit of each phase, matching unit, the inputs of which are connected are given to the corresponding outputs of the three-phase current source, and the first, second and third outputs are connected respectively to the first, second and third inputs of the first group of inputs of the measuring and control unit, the first, second and third inputs of the second group of inputs are connected to the first, second and third outputs voltage control unit, and the first, second, and third inputs of the third group of inputs are connected to the terminals of the corresponding temperature sensors, with other terminals connected to a common wire, the outputs of the first group of outputs of the measurement unit and controls are connected respectively to the first, second and third inputs of the inputs of the pulse generator of the control pulses of symmetric thyristors, the first, second and third inputs of the second input group of which are connected respectively to the first, second and third outputs of the second output group of the measurement and control unit, one ends of the primary windings current transformers are connected to the terminals of the corresponding symmetric thyristors, and the second ends are connected to the corresponding inputs of the voltage control unit and to the corresponding load circuit, one ends of the secondary windings of current transformers are connected respectively to the first, second and third inputs of the fourth group of inputs of the measurement and control unit, and the other ends are grounded, the output bus of the measurement and control unit is connected to the serial interface channel with an external control device.

2. The switch on symmetric thyristors according to claim 1, characterized in that the measurement and control unit comprises a normalizer, a multiplexer, an analog-to-digital converter and a computer, the input bus of which is connected to the output bus of the analog-to-digital converter, with an input connected to the output of the multiplexer, the first , the second and third inputs of the first, second and third groups of inputs of which are connected to the corresponding outputs of the first, second and third groups of outputs of the normalizer, whose inputs are inputs of the measurement and control unit , the control inputs of the multiplexer and the analog-to-digital converter are connected to the corresponding control outputs of the computer.

3. A switch on symmetric thyristors according to claims 1 and 2, characterized in that the voltage control unit contains a resistor and a diode-transistor optocouple in series with each phase.

4. The symmetric thyristor switch according to claims 1 to 3, characterized in that the symmetric thyristor control pulse generator contains a pulse generator and three identical channels, each of which consists of an element And, the first input of which is connected to the output of the pulse generator, the second input of the element And it is connected to the output of the waiting multivibrator, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second comparators, the direct input of the first of which and the inverse input of the second are combined and connected to the corresponding normalization output torus, and the inverting input of the first comparator and the second comparator input line connected to ground, the third input element and connected to a corresponding output of the calculator, and an output via an amplifier connected to the terminal of the primary winding of the isolating transformer symmetrical thyristor control circuit of the corresponding phase.