Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике и может быть использовано дл бесконтактной коммутации с защитой от короткого замыкани и перегрузок С, КС,КЬС-цепей , например, в источниках питани электротехнологических установок, в источниках реактивной мощности, в фильтрокомпенсирующих устройствах дл сетей с мощными полупроводниковы ми преобразовател ми. Цель изобретени - улучшение условий работы и повьшение надежности работы тиристорного ключа за счет ис ключени сверхтоков и перенапр жений при коммутаци х нагрузки с емкостными элементами. На фиг.1 изображена схема тиристорного ключа; на фиг.2 - схема силового блока; на фиг.З - схема управ л ющего ключа; на фиг.4 - схема блока контрол напр жени ; на фиг.З схема блока управлени ; на фиг.6 схема блока защиты. Тиристорный ключ (фиг.1) состоит из силового блока 1,электронного управл ющего ключа 2, блока 3 управлет ни , блока 4 защиты, блока 5 контрол напр жени . Силовой блок 1 (фиг.2) содержит два тиристора 6 и 7,-включенных встречно-параллельно, два диода 8 и 9, трансформатор тока ТТ 10, шунтиро ванный резистором 11, ограничительный резистор 12 и предохранитель 13 Силовой блок 1 включен последовательно с нагрузкой 14. Тиристоры управл ютс широтно-импульсным способом, причем управл юшле импульсы формируютс из анодных напр жений тиристоров 6 и 7, при замыкании управл ющего ключа 2 (фиг.З состо щего из составного транзистора с общим коллектором, состо щего из транзисторов 15 и 16, резисторов 17 - 19, обеспечивающих нормальный режим работы транзисторов 15 и 16 и диодного моста на диодах 20 - 23. Одна диагональ диодного моста включена параллельно переходу.коллектор-эмиттер транзисторов 15 и 16, а втора , вл юща с выходом управл ющего ключа 2 ,- в силовой блок. Управл юш 1Й ключ открыт дл протекани Переменного тока при подаче положительного напр жени на базу транзис тора 15 и заперт, если потенциал ба зы равен нулю. Блок 5 контрол напр жени (фиг.4) выполнен на резистивных делител х 24 - 27 напр жени , через которые на компаратор 28 с формирующей цепочкой подаютс сигналы, пропорциональные напр жению на нагрузке 14, например на конденсаторе, и напр жению сети, к которой эта нагрузка подключаетс при помощи тиристорного ключа. Компаратор 28 выполнен на основе операционного усилител 29, резисторов 30 - 32, а формирзтоща цепочка - на элементах 33 и 34. Выход компаратора 28 соединен с первым блоком оптронной разв зкой 35, выполненной на основе элемента И-НЕ 36, оптронной пары 37, резисторов 38 - 40 , и составного транзистора, состо щего из транзисторов 41 и 42. На выходе первого блока оптронной разв зки 35 установлена дифференцирующа цепочка , состо ща из конденсатора 43 и резистора 44. Выход блока 5 контрол напр жени соединен с блоком 3 управлени . Блок 3 управлени (фиг.5) представл ет собой логическую схему, выполненную на дес ти элементах И-ПЕ 45 - 54, -причем на элементах И-НЕ 49 и 50 выполнен -управл ющий RS-триггер 55, а на элементах И-НЕ 5,2 и 53 блокировочный RS-триггср 56. Резисторы 57-62, конденсаторы 63 и 64 обеспечивают нормальньй режим работы логических элементов. Резисторы 65 -68 обеспечивают нормальньй режим работы транзисторов 69 и 70. Кнопка Вкл. 71 соединена с входами элемента И-НЕ 45, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 46, второй вход которого соединен с Q-выходом блокировочного RSтриггера 56, а выход - со входами элемента И-НЕ 47, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 48, второй вход которого соединен с выходом блока 5 контрол напр жени , а выход через формирующую цепь (конденсатор 63 и резисторы 58 - 60) с R-входом управл ющего RS-триггера 55, выходы Q и Q которого соединены соответственно с зеленой (Вкл. 72) и красной (Выкл. .73) сигнальными лампами через транзисторы 69 и 70. Выход Q управл ющего RS-триггера 55 св зан также с R-входом блокировочного RS-триггера 56 и через второй блок оптроннон разв зки 74 - со входом управл ющего ключа 2. Кнопка Выкл. 75 соединена с пе вым входом элемента И-НЕ 53, второй вход которого соединен с выходом бл ка 4 защиты, а выход - со входами элемента И-НЕ 54, лыход которого со динен с S-входом управл ющего триггера , S-вход блокировочного RS-триггера 56 соединен с кнопкой Выкл.7 и первым входом элемента И-НЕ 53. Второй блок оптронной разв зки 74 выполнен на основе элемента И-НЕ 76 оптронной пары 77, резисторов 78 80 и составного транзистора на транзисторах 81 и 82, Блок 4 защиты (фиг.6), соединенный с силовым блоком 1 посредством трансформатора тока Ю с шунтированным резистором 11 (фиг.2), представл ет собой последовательно соедигенные неинвертирующий усилитель 83 переменного напр жени , повторитель 84 напр жени , прецизионный выпр митель 85, RC-фильтр 86 и компаратор 87 с формирующей цепью, выполненные на основе операционных усилителей. Тиристорный ключ работает следующим образом. При нажатии кнопки Выкл.75 логическа схема блока 3 управлени приходит в исходное состо ние, при котором управл ющий триггер 55 имеет состо ние , Q 1, блокировочный триггер при этом имеет состо ние , . В исходном состо нии на вход управл ющего ключа 2 поступает нулевой сигнал (напр жение равно 0) и управл ющий ключ 2 заперт. Следовательно, тиристорный ключ выключен и горит красна лампа 73. На входы блока 3 управлени кроме сигналов от кнопок поступают сигналы от блока 5 контрол напр жени и блока 4 защиты. Эти сигналы формируютс следующим образом. На входы компаратора 28 блока 5 контрол напр жени поступают сигналы, пропорциональные напр жению на нагрузке (на конденсаторе) и напр жению питающей сети, к которой посредством тиристорного ключа подключаетс нагрузка . Компаратор 28 с формирующей цепью осуществл ет сравнение этих напр жений и фиксацию момента их равенства . Сигнал с компаратора 28 поступает через первый блок оптронной разв эки 35 на дифференцирующую цепочку , состо щую из кондет1сатора 43 и резистора 44. Таким образом, блок 5 контрол напр жени вырабатывает узкие положительные импульсы в моменты равенства напр жени сети и напр жени на нагрузке. Следовательно , включение тиристорного ключа возможно лишь в данные моменты,что исключает возможность возникновени сверхтоков и перенапр жении при коммутации нагрузки с емкостными элементами . Блок 4 защиты работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный току йагрузки с шунта 11, включенного во вторичную обмотку трансформатора тока 10 проходит последовательно через неинвертирующий усилитель 83 переменного напр жени , повторитель 84 напр жени , прецизионный выпр митель 85. С выхода выпр мител 85 сигнал через RS-фильтр 86 поступает на первый вход компаратора 87 с формирующей цепочкой, на второй, вход которого подаетс напр жение Uycr уставки. Если напр жение сигнала Uj. исг 5 нaпp жt:ниe на выходе компаратора равно +5 В, т.е. логической единице. В этом случае возможно включение тиристорного ключа нажатием кнопки Вкл.71, так как сигнал с выхода блока 4 защиты (в данном случае логическа единица) поступает в блок 3 управлени и на второй вход элемента И-НЕ 53. Если в результате короткого замыкани или перегрузки U. Uy. , то напр жение на выходе компаратора 87 становитс равным нулю (логический нуль).Этот сигнал через элементы И-НЕ 53 и 54 поступает на вход управл ющего триггера 55 и последний переходит в исходное состо ние, что приводит к выключению тиристорного ключа (если он был включен). При нажатии кнопки Вкл.71 и поступлени узкого положительного имлульса от блока 5 контрол напр жени на второй вход элемента И-НЕ 48, триггеры 55 и 56 переход т в противоположное состо ние, т.е. триггер 55 находитс в состо нии Q 1, , а 56 находитс в состо нии , . На вход управл ющего ключа 2 поступает положительное отпирающее напр жение, что приводит к его открьшанию и включению тиристорного ключа. Красна лампа 73 выключаетс .The invention relates to power converter technology and can be used for contactless switching with protection against short circuits and overloads of C, KS, KHC circuits, for example, in power sources of electrotechnical installations, in sources of reactive power, in filter compensating devices for networks with high-power semiconductors. converters. The purpose of the invention is to improve the working conditions and increase the reliability of the thyristor switch by eliminating overcurrents and overvoltages during switching of the load with capacitive elements. Figure 1 shows a diagram of a thyristor key; figure 2 - diagram of the power unit; FIG. 3 is a control key diagram; Fig. 4 is a diagram of a voltage control unit; Fig. 3 is a control block diagram; Fig.6 schematic block protection. The thyristor key (Fig. 1) consists of a power unit 1, an electronic control key 2, a control unit 3, a protection unit 4, a voltage control unit 5. Power unit 1 (FIG. 2) contains two thyristors 6 and 7, -included anti-parallel, two diodes 8 and 9, a current transformer TT 10, shunted by a resistor 11, a limiting resistor 12 and a fuse 13. The power unit 1 is connected in series with the load 14. Thyristors are controlled in a pulse-width manner, whereby control pulses are generated from the anode voltages of thyristors 6 and 7 when the control switch 2 is closed (Fig. 3 consisting of a composite transistor with a common collector consisting of transistors 15 and 16 , resistors 17 to 19, providing The normal operation of transistors 15 and 16 and a diode bridge on diodes 20–23. One diagonal of the diode bridge is connected parallel to the transition of the collector-emitter transistors 15 and 16, and the second, which is the output of the control switch 2, is connected to the power unit. The control 1Y key is open for the flow of alternating current when a positive voltage is applied to the base of the transistor 15 and locked if the potential of the base is zero.The voltage control unit 5 (figure 4) is made on resistive voltage dividers 24 - 27 through which on the comparator 28 with the forming chain odayuts signals proportional to the voltage across the load 14, such as a capacitor, and voltage zheniyu network to which this load is connected by means of a thyristor switch. The comparator 28 is made on the basis of the operational amplifier 29, the resistors 30–32, and the chain is formed on the elements 33 and 34. The output of the comparator 28 is connected to the first block of optocoupler 35, made on the basis of the element AND-NOT 36, the optocoupler 37, resistors 38-40, and a composite transistor consisting of transistors 41 and 42. At the output of the first optocoupler unit 35, a differential circuit is installed, consisting of a capacitor 43 and a resistor 44. The output of the voltage control unit 5 is connected to the control unit 3. The control unit 3 (Fig. 5) is a logic circuit implemented on ten AND-PE elements 45 - 54, and moreover, an AND-control RS flip-flop 55 is executed on the AND-HE 49 and 50 elements, and NOT 5.2 and 53 block RS-trigger 56. Resistors 57-62, capacitors 63 and 64 provide the normal mode of operation of logic elements. Resistors 65–68 provide normal operation for transistors 69 and 70. The On button. 71 is connected to the inputs of the element AND-45, the output of which is connected to the first input of the element AND-NOT 46, the second input of which is connected to the Q-output of the blocking RS trigger 56, and the output to the inputs of the element AND-NOT 47, the output of which is connected to the first the input of the NE-48 element, the second input of which is connected to the output of the voltage control unit 5, and the output through the forming circuit (capacitor 63 and resistors 58 - 60) to the R input of the control RS-flip-flop 55, the outputs Q and Q of which are connected respectively with green (On. 72) and red (Off .73) signal lamps through a transistor The switches are 69 and 70. The output Q of the control RS-flip-flop 55 is also connected to the R-input of the blocking RS-flip-flop 56 and, through the second block of the optocoupler of switch 74, to the input of the control key 2. Off button. 75 is connected to the front input of an AND-HE element 53, the second input of which is connected to the output of protection block 4, and the output to the inputs of the AND-HE element 54 whose output is connected to the S input of the control trigger, the S input of the blocking The RS flip-flop 56 is connected to the Off button 7 and the first input of the NAND 53 element. The second block of the optocoupler 74 is made on the basis of the N-76 element of the optocoupler pair 77, the resistors 78 80 and the transistor 81 and 82, a transistor 4 protection (Fig.6) connected to the power unit 1 by means of a current transformer Yu with a bypass resistor 1 1 (FIG. 2) is a sequentially coupled non-inverting AC amplifier 83, a voltage follower 84, a precision rectifier 85, an RC filter 86 and a forming circuit comparator 87 based on operational amplifiers. Thyristor key works as follows. When the Off button is pressed, the 755 logic circuit of the control unit 3 returns to the initial state, in which the control trigger 55 has a state, Q 1, while the blocking trigger has a state,. In the initial state, a zero signal arrives at the input of control key 2 (the voltage is 0) and control key 2 is locked. Consequently, the thyristor key is turned off and the red lamp 73 is on. The inputs of the control unit 3, in addition to the signals from the buttons, receive signals from the voltage control unit 5 and the protection unit 4. These signals are generated as follows. The inputs of the comparator 28 of the voltage control unit 5 receive signals proportional to the voltage on the load (on the capacitor) and the supply voltage to which the load is connected via a thyristor switch. Forming circuit comparator 28 compares these stresses and fixes the moment they are equal. The signal from comparator 28 goes through the first optocoupler unit 35 to the differentiating chain, which consists of a condator 43 and a resistor 44. Thus, the voltage control unit 5 produces narrow positive pulses at the moments of equality of the network voltage and voltage on the load. Therefore, the inclusion of a thyristor switch is possible only at these moments, which excludes the possibility of overcurrent and overvoltage when switching the load with capacitive elements. Block 4 protection works as follows. A signal proportional to the load current from the shunt 11 connected to the secondary winding of the current transformer 10 passes successively through the non-inverting AC voltage amplifier 83, the voltage follower 84, the precision rectifier 85. From the output 85 of the rectifier 85, the signal goes through RS-filter 86 to the first the input of the comparator 87 with the forming chain, to the second, the input of which is supplied with the setting voltage Uycr. If the voltage of the signal is Uj. isg 5 nap rt: the output of the comparator is +5 V logical unit. In this case, it is possible to turn on the thyristor key by pressing the On button, 71, since the signal from the output of protection block 4 (in this case, a logical unit) goes to control block 3 and to the second input of the IS-NOT element 53. If the result of a short circuit or overload U. Uy. then the voltage at the output of the comparator 87 becomes equal to zero (logical zero). This signal, through the IS-NE 53 and 54 elements, is fed to the input of the control trigger 55 and the latter returns to the initial state, which turns off the thyristor switch (if was on). When the On button 77 is pressed and a narrow positive impulse is received from the voltage control unit 5 at the second input of the AND-NE element 48, the triggers 55 and 56 go to the opposite state, i.e. trigger 55 is in the state Q 1, and 56 is in the state,. A positive release voltage is applied to the input of control key 2, which causes it to open and turn on the thyristor key. The red lamp 73 is turned off.
а зелена лампа 72 загораетс . Одновременно на выходе блокировочного триггера 56 , сигнал поступает на второй вход элемента И-НЕ 46 и блокирует схему управлени , т.е. исключает возможность повторного включени без предварительного нажати кнопки Выкл. 75.and the green lamp 72 lights up. At the same time, at the output of the blocking trigger 56, the signal arrives at the second input of the NAND 46 element and blocks the control circuit, i.e. eliminates the possibility of re-enabling without first pressing the Off button. 75
Таким образом, повторное включение тиристорного ключа может произойти только при поступлении импульса от блока 5 контрол напр жени , т.е. при равенстве напр жений на нагрузке и в сети.Thus, the re-activation of the thyristor switch can occur only when a pulse arrives from the voltage control unit 5, i.e. with equal voltage on the load and the network.
При поступлении на второй вход элемента И-НЕ 53 сигнала, соответствующего логическому нулю (при срабатьшании защиты), управл ющий триггер 55 переходит в исходное состо ние , , а на вход управл ющего ключа 2 поступает нулевой сигнал, что обеспечивает выключение тиристорного ключа и соответствующее срабатывание сигнализации.When a signal corresponding to a logical zero arrives at the second input element IE-53 (when the protection is triggered), the control trigger 55 returns to its initial state, and a zero signal arrives at the input of the control key 2, which ensures that the thyristor switch is turned off and alarm triggering.