RU94085U1

RU94085U1 - DEVICE FOR CONTROLLING TWO METALLY-PARALLEL-CONNECTED THYRISTS

Info

Publication number: RU94085U1
Application number: RU2009134412/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Иванович Петухов; Виктор Анатольевич Калинин; Николай Николаевич Луппо; Андрей Михайлович Парамонов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью ООО "Энергия"
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2010-05-10

Abstract

1. Устройство для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами, состоящее из генератора высокой частоты, управляемого транзисторного усилителя и выпрямителя, отличающееся тем, что 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, также 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. ! 2. Устройство для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами по п.1, отличающееся тем, что в устройство может входить несколько управляемых транзисторных усилителей в паре с выпрямителями. 1. Device for controlling two counter-parallel connected thyristors, consisting of a high-frequency generator, a controlled transistor amplifier and a rectifier, characterized in that the controlled transistor amplifier includes a high-frequency transformer connected by a primary winding to a controlled transistor amplifier, and secondary windings to the outputs rectifier, and used for galvanic isolation and providing the required current in the control electrodes of the thyristors, also controlled transistor The amplifier has an input that is connected to the output-input of the microprocessor, according to the program embedded in the microprocessor, a signal is supplied to the input of the transistor amplifier, so the microprocessor controls the operation of the entire device and the operation of a pair of in-parallel connected thyristors, and connects to the outputs of the high-frequency transformer control rectifier. ! 2. A device for controlling two counter-parallel connected thyristors according to claim 1, characterized in that the device can include several controlled transistor amplifiers paired with rectifiers.

Description

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.The utility model relates to electrical engineering and can be used for switching AC voltage circuits using pairs of on-board and parallel connected thyristors, and is intended for use in AC voltage stabilizers, and can also be used to smoothly increase the voltage at the load when it is connected to AC power.

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.A device is known for controlling two counter-parallel connected thyristors (see patent of the Russian Federation for invention RU 2010411, H02M 1/08): resistor-capacitor chains are connected in series, resistors are connected in parallel, in different half-periods of the circuit they are shunted or diodes in series with a current-limiting element or diodes in series with the control transitions of the thyristors and the control key element. At idle, the voltage on the chains varies from the amplitude of the network voltage to zero, and their sum is equal to the network voltage. When the control element is unlocked, one of the thyristors is unlocked, applying voltage to the load, then after recharging through the open thyristor, the voltage across the capacitors is equalized, and while the thyristor is open, the capacitors are discharged to the resistors. When the open thyristor is turned off, the mains voltage charges one and discharges the other capacitor, and when the voltage at the last one becomes zero, another thyristor is unlocked in the next half-cycle, and the process of recharging the capacitors is repeated until the full mains voltage is applied to the load. The disadvantages of this device are the lack of microprocessor control and the absence of galvanic isolation between control signals and power switches.

Цель полезной модели -The purpose of the utility model is

- 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;- obtaining a reliable and stable device for controlling two counter-parallel connected thyristors (hereinafter referred to as the device), allowing to obtain a high-quality and stable component of current and voltage of the correct sinusoidal shape with a small amount of hormonal fluctuations in the output of the AC voltage stabilizer (hereinafter referred to as the stabilizer) conditions of power surges and power surges;

- получение устройства с высокой помехоустойчивостью;- obtaining a device with high noise immunity;

- унификация, позволяющая использовать одно и тоже устройство для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами различной мощности;- unification, allowing the use of the same device to control two counter-parallel connected thyristors of different capacities;

- гальваническую развязку от силовых ключей;- galvanic isolation from power keys;

- возможность управления от микропроцессора по заложенной в нем программе;- the ability to control from the microprocessor according to the program laid down in it;

- при одновременной работе нескольких устройств возможность использования одного генератора высокой частоты;- with the simultaneous operation of several devices, the possibility of using one high-frequency generator;

- простота конструкции и низкая себестоимость изготовления;- simplicity of design and low cost of manufacture;

- 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.- a possible expansion of functionality by providing a smooth increase in voltage at the load with a given software, while the sinusoid of current and voltage loses its shape.

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.This goal is achieved by the fact that in the device for controlling two counter-parallel connected thyristors, consisting of a high-frequency generator, a controlled transistor amplifier and a rectifier, a controlled transistor amplifier includes a high-frequency transformer connected by a primary winding to a controlled transistor amplifier, and secondary windings to the rectifier outputs and, serving for galvanic isolation and providing the required current in the control electrodes of the thyristors The transistor amplifier has an input that is connected to the output-input of the microprocessor, according to the program embedded in the microprocessor, a signal is fed to the input of the transistor amplifier, so the microprocessor controls the operation of the entire device and the operation of a pair of counter-connected thyristors, and a control transformer is connected to the outputs of the high-frequency transformer rectifier. The device can have several controlled transistor amplifiers paired with rectifiers, according to the number of keys that control the operation of each of its pairs of counter-connected thyristors, and each controlled transistor amplifier is connected to its output - the input of the microprocessor and is controlled by the program embedded in the microprocessor.

На фиг. представлена схема устройства для управления двумя встречно - параллельно соединенными тиристорами.In FIG. a diagram of a device for controlling two counter-parallel connected thyristors is presented.

Устройство для управления двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами состоит из генератора высокой частоты, управляемого транзисторного усилителя и выпрямителя.A device for controlling two counter-parallel connected thyristors consists of a high-frequency generator controlled by a transistor amplifier and a rectifier.

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.The high-frequency generator of the high frequency generator, in turn, consists of the elements A1 ÷ A3, VD1 ÷ VD3, C1, C2, R1 ÷ R6, VT1 (see Fig.). The amplification unit UB1 consists of a control transistor amplifier UU and a rectifier B. Control transistor amplifier , in turn, consists of elements R7 ÷ R13, VT2 ÷ VT5, C3, C4, and a high-frequency transformer TI. The rectifier, in turn, consists of the elements VD4 ÷ VD7, R15, R16, C5, C7.

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».The device operates as follows: The output of a high-frequency generator A1 ÷ VT1, which produces rectangular pulses, is connected to n inputs (n is the number of keys) of controlled amplifiers with transformer output VT2 ÷ VT4. A variant with one amplifier unit UB1 (n = 1) and with n amplifier units UB1 ÷ UBn is possible. The amplifiers are controlled by a microprocessor (input - output 1 ÷ n) through the amplifier control keys (VT5). The amplifier is turned on by applying a logical “1” to its input.

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.The output windings of the amplifier (VT3, VT4) are connected to the primary winding of the TI high-frequency transformer, and the secondary windings of the high-frequency transformer are connected to the half-wave rectifiers VD4 ÷ VD7. The optimal currents for controlling the thyristors are set by the value of the resistors R15, R16, and the capacitors C5, C6 serve to set the time constant of the charge and discharge. A pair of counter-parallel connected thyristors is controlled by passing current through the terminals U1, K1 and U2, K2 (for the first pair of counter-parallel connected thyristors) and Уn, Кn and У2n, К2n (for the nth pair of counter-parallel connected thyristors) . The transformer output provides galvanic isolation of the control signals from the power signals, and the selection of the transformation coefficient provides the required current in the thyristor control electrodes, the controllable transistor amplifier also has an input that connects to the output - the input of the microprocessor according to the program embedded in the microprocessor, the signal is fed to the input of the transistor amplifier Thus, the microprocessor controls the operation of the entire device and the operation of a pair of counter parallel connected te Ristors, and a control rectifier is connected to the outputs of the high-frequency transformer.

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.Each controlled transistor amplifier has an input 1 (1 ÷ n), which is connected to the output - the input of the microprocessor, to which the signal is supplied according to the program embedded in the microprocessor, thus the microprocessor controls the operation of the entire device and the operation of a pair of on-parallel connected thyristors.

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.The device can have several controlled transistor amplifiers paired with rectifiers, according to the number of keys that control the operation of each of its pairs of counter-parallel connected thyristors, and each controlled transistor amplifier is connected to its output and input of the microprocessor and is controlled by the program embedded in the microprocessor. Any number of pairs of counter-parallel connected thyristors from 1 to n in any combination can participate in the work.

Claims

1. Device for controlling two counter-parallel connected thyristors, consisting of a high-frequency generator, a controlled transistor amplifier and a rectifier, characterized in that the controlled transistor amplifier includes a high-frequency transformer connected by a primary winding to a controlled transistor amplifier, and secondary windings to the outputs rectifier, and used for galvanic isolation and providing the required current in the control electrodes of the thyristors, also controlled transistor The amplifier has an input that is connected to the output-input of the microprocessor, according to the program embedded in the microprocessor, a signal is supplied to the input of the transistor amplifier, so the microprocessor controls the operation of the entire device and the operation of a pair of in-parallel connected thyristors, and connects to the outputs of the high-frequency transformer control rectifier.

2. A device for controlling two counter-parallel connected thyristors according to claim 1, characterized in that the device can include several controlled transistor amplifiers paired with rectifiers.