SU1660167A1

SU1660167A1 - Pulse driver for thyristor switch control

Info

Publication number: SU1660167A1
Application number: SU894702845A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Михайлов; Юрий Яковлевич Рыбальченко; Дмитрий Васильевич Холмский
Original assignee: Институт проблем энергосбережения АН УССР
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1991-06-30

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике, в частности к преобразовательной технике. Цель изобретени состоит в расширении функциональных возможностей формировател путем управлени тиристорным коммутатором при помощи импульсов, синхронизированных с током нагрузки, или импульсов, сформированных с использованием напр жени питани и тока нагрузки. Формирователь импульсов содержит источник 1 переменного напр жени , тиристорный коммутатор 2, нагрузку 4, датчик 5 напр жени , источник 6 опорных напр жений, компаратор 9 напр жений, шину 10 логической "1", элементы И-НЕ 11, 12, формирователь 14 импульса при включении источника питани , D-триггер 19 и выходные блоки 20, 23. С целью достижени цели изобретени в устройство введены преобразователь 3 тока в напр жение, компараторы 7, 8 и 13 напр жени , элементы И 15, 16, 21, 22, элемент ИЛИ 19, трехпозиционный двухполюсный переключатель 18, что позвол ет формировать импульсы с использованием напр жени питани и тока нагрузки или импульсы, синхронизированные с током нагрузки. 2 ил.The invention relates to a pulse technique, in particular to a converter technique. The purpose of the invention is to extend the functionality of the driver by controlling the thyristor switch with pulses synchronized with the load current or pulses generated using the supply voltage and the load current. The pulse shaper contains an alternating voltage source 1, a thyristor switch 2, a load 4, a voltage sensor 5, a reference voltage source 6, a voltage comparator 9, a logical bus "1" 10, elements AND NOT 11, 12, pulse shaper 14 when turning on the power source, D-flip-flop 19 and output blocks 20, 23. In order to achieve the purpose of the invention, a current-voltage converter 3 is introduced into the device, voltage comparators 7, 8 and 13, And 15, 16, 21, 22 elements, the element OR 19, a three-position bipolar switch 18, which allows the formation and pulses with the supply voltage and load current or pulses synchronized with the load current. 2 Il.

Description

о о оLtd

( VI(Vi

Изобретение относитс к импульсной технике и электронике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано например, в преобразовател х переменного напр жени в переменное , а также в различных устройствах автоматики.The invention relates to a pulse technique and electronics, in particular to a converter technique, and can be used, for example, in converters of alternating voltage to alternating voltage, as well as in various automation devices.

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей путем формировани управл ющих импульсов, синхронизированных с током нагрузки, с напр жением источника питани , а также их комбинации.The aim of the invention is to extend the functionality by generating control pulses synchronized with the load current, with the voltage of the power source, as well as their combination.

На фиг.1 приведена функциональна схема формировател импульсов дл управлени тиристорным коммутатором; на фиг.2 - временные диаграммы токов и напр жений в различных точках этой схемы, иллюстрирующие его работу, когда переключатель находитс в первом положении. Формирователь импульсов дл управлени тиристорным коммутатором содержит источник 1 переменного напр жени , тиристорный коммутатор 2, преобразователь 3 тока в напр жение, нагрузку 4, датчик 5 напр жени , источник б опорных напр жений , компараторы 7-9 и 13 напр жени , шину 10 логической 1, элементы И-НЕ 11 и 12, формирователь 14 импульса при включении источника питани , элементы И 15, 16, 21 и 22, элемент ИЛИ 17, трехпозицион- ный двухполюсный переключатель 18, D- триггер 19, выходные блоки 20 и 23 (Ui - напр жение источника питани нагрузки; (J2 напр жение на выходе преобразовател 3 тока в напр жение; t - врем ).Figure 1 shows a functional diagram of a pulse generator for controlling a thyristor switch; Fig. 2 shows timing diagrams of currents and voltages at various points in this circuit, illustrating its operation when the switch is in the first position. A pulse shaper for controlling a thyristor switch contains an alternating voltage source 1, a thyristor switch 2, a current-voltage converter 3, a load 4, a voltage sensor 5, a voltage source b, a voltage comparators 7-9 and 13, a logical bus 10 1, elements AND-NOT 11 and 12, pulse shaper 14 when the power source is turned on, elements AND 15, 16, 21 and 22, element OR 17, three-position bipolar switch 18, D-flip-flop 19, output blocks 20 and 23 ( Ui is the power supply voltage of the load; (J2 output voltage e current converter 3 into a voltage; t - time).

В формирователе датчик 5 напр жени включен параллельно источнику 1 переменного напр жени , к которому подключена нагрузка 4. Инвертирующий вход первого компаратора 9 напр жени соединен с первым выходом источника 6 опорных напр жений , а неинвертирующий - с выходом датчика 5 напр жени . Вход формировател импульса при включении источника питани соединен с шиной 10, R-вход D-триггера 19 соединен с выходом формировател 14 импульса при включении источника питани . Выходы первого 20 и второго 23 выходных блоков соединены соответственно с первым и вторым входами тиристорного коммутатора 2, выход преобразовател 3 тока в напр жение соединен через нагрузку 4, источник 1 переменного напр жени и тиристорный коммутатор 2 с его входом, а его второй выход соединен с инвертирующим входом второго 7 и неинвертирующим входом третьего 8 компараторов напр жени , второй,третий, четвертый выходы источника 6 опорных напр жений соединены соответственно с неинвертирующим входом второго, с инвертирующим входом третьего, с неинвертирующим входом четвертого компараторов 7, 8 и 13 напр жений. ПриIn the driver, the voltage sensor 5 is connected in parallel with the alternating voltage source 1 to which the load 4 is connected. The inverting input of the first comparator 9 is connected to the first output of the source 6 of the reference voltage, and the non-inverting input is connected to the output of the voltage sensor 5. The input of the pulse shaper when the power source is turned on is connected to the bus 10, the R input of the D flip-flop 19 is connected to the output of the pulse shaper 14 when the power source is turned on. The outputs of the first 20 and second 23 output blocks are connected respectively to the first and second inputs of the thyristor switch 2, the output of the current-to-voltage converter 3 is connected via a load 4, the alternating voltage source 1 and the thyristor switch 2 to its input, and its second output is connected to the inverting input of the second 7 and the non-inverting input of the third 8 voltage comparators, the second, third, fourth outputs of the source 6 of the reference voltages are connected respectively to the non-inverting input of the second, with the inverting input third second, non-inverting input of the fourth comparator 7, 8 and 13 voltages. With

этом инвертирующий вход компаратора 13 напр жений соединен с выходом датчика 5 напр жени , выход второго компаратора 7 напр жени соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 11, выход третьегоThis inverting input of the voltage comparator 13 is connected to the output of voltage sensor 5, the output of the second voltage comparator 7 is connected to the first input of the first AND 11 element 11, the output of the third

0 компаратора 8 соединен с первым входом второго элемента И-НЕ 12, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ 11 и 12 соединены с шиной 10 логической 1, выходы первого и второго элементов И- Н Е 11,120 of the comparator 8 is connected to the first input of the second element AND-NOT 12, the second inputs of the first and second elements AND-NOT 11 and 12 are connected to the bus 10 logical 1, the outputs of the first and second elements I-N E 11,12

5 соединены с первыми входами первого 15 и второго 16 элементов И и с первыми неподвижными контактами трехпозиционного двухполюсного переключател 18, а выходы первого 15 и второго 16 элементов И соеди0 нены соответственно с вторыми неподвижными контактами первого и второго полюсов переключател 18, Выход первого компаратора 9 напр жени соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 17.5 are connected to the first inputs of the first 15 and second 16 elements And and to the first fixed contacts of the three-position bipolar switch 18, and the outputs of the first 15 and second 16 elements And connected to the second fixed contacts of the first and second poles of the switch 18, the output of the first comparator 9 eg connected to the first input of the logical element OR 17.

5 с вторым входом первого логического элемента И 15 и с третьим неподвижным контактом второго полюса переключател 18. Выход четвертого компаратора 13 напр жени соединен с вторым входом логического5 with the second input of the first logic element I 15 and with the third fixed contact of the second pole of the switch 18. The output of the fourth voltage comparator 13 is connected to the second input of the logic

0 элемента ИЛИ 17, с вторым входом второго элемента И 16 и с третьим неподвижным контактом первого полюса переключател 18. Вход S D-триггера 19 соединен с общей шиной, вход С - с шиной 10 логической 1й,0 of the element OR 17, with the second input of the second element AND 16 and with the third fixed contact of the first pole of the switch 18. The input S of the D-flip-flop 19 is connected to the common bus, the input C is connected to the bus 10 of the logical 1st,

5 вход С - с выходом элемента ИЛИ 17, а его пр мой выход - с первыми входами третьего5 input C - with the output of the element OR 17, and its direct output - with the first inputs of the third

21и четвертого 22 элементов И, подвижные контакты первого и второго полюсов переключател 18 соединены соответственно с21 and the fourth 22 elements And, the movable contacts of the first and second poles of the switch 18 are connected respectively to

0 вторыми входами третьего 21 и четвертого0 second entrances of the third 21st and fourth

22элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами первого 20 и второго 23 выходных блоков формировател .22 And elements, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first 20 and second 23 output blocks of the imaging unit.

5 В качестве преобразовател тока в Напр жение могут быть использованы, например , шунт, трансформатор тока, нагруженный на небольшое активное сопротивление , трансреактор и т.д. Выходные5 As a current-to-voltage converter, for example, a shunt, a current transformer loaded on a small resistance, a transreactor, etc. can be used. Weekends

0 блоки формировател могут быть выполнены аналогично прототипу или по другим известным схемам.0 shaper blocks can be performed similarly to the prototype or according to other known schemes.

Предлагаемый формирователь работает в трех режимах, которые выбираютс сThe proposed shaper operates in three modes, which are selected from

5 помощью переключател 18. В первом и втором положени х переключател синхронизаци управл ющих импульсов осуществл етс по току нагрузки, в третьем положении - по напр жению источника питани нагрузки.5 using a switch 18. In the first and second positions of the switch, the control pulses are synchronized with the load current, and in the third position with the voltage of the power supply source of the load.

Допустим, что переключатель 18 находитс в первом положении, а напр жение источника питани нагрузки Ui по вл етс в момент времени т0 (фиг.2а). По первому переходу через нуль напр жени UL кото- рому соответствует также первый переход из 1 в О сигнала с выхода элемента ИЛИAssume that switch 18 is in the first position, and the voltage of the power supply source Ui appears at time t0 (Fig. 2a). On the first zero crossing of the voltage UL, which also corresponds to the first transition from 1 to O signal from the output of the element OR

17,на пр мом выходе D-триггера 19 и на первых входах элементов И 21 и 22 по вл етс сигналов лог, 1 (фиг.2м). В этом слу- чае сигналы на выходах элементов И 21 и 22. соответственно, на выходах блоков 20 и 2317, at the direct output of the D-flip-flop 19 and at the first inputs of the elements 21 and 22, the signals log, 1 appears (Fig. 2m). In this case, the signals at the outputs of elements And 21 and 22. respectively, at the outputs of blocks 20 and 23

и на управл ющих электродах тиристоров определ ютс сигналами на вторых входах элементов И 21 и 22 (фиг.2н, о). -and on the control electrodes of the thyristors are determined by signals at the second inputs of the elements 21 and 22 (fig.2n, o). -

В промежутке времени от to до t2 ток нагрузки отсутствует и на выходах преобразовател 3 тока в напр жение (фиг.2а) и компараторов 7 и 8 напр жени (фиг.2д, г) присутствует сигнал лог. О. При этом на выходах элементов И-НЕ 11 и 12 и на первых входах элементов И 15 и 16 (фиг.2з,ж), . на первых входах и выходах переключател In the time interval from to to t2, the load current is absent, and at the outputs of the current converter 3 to voltage (Fig. 2a) and Comparators 7 and 8 (Fig. 2e, d) there is a log signal. A. At the same time, at the outputs of the AND-HI elements 11 and 12 and at the first inputs of the And 15 and 16 elements (Fig. 2c, g),. on the first inputs and outputs of the switch

18,а также на вторых входах элементов И18, as well as at the second inputs of the elements AND

21и 22 устанавливаетс сигнал лог. 1. Сиг- налы лог. 1 на выходах элементов И 21 и21 and 22 set the log signal. 1. Signals log. 1 at the outputs of the elements And 21 and

22(фиг.2н,с) и на выходах блоков 20 и 23 формируютс только после первого перехода через нуль напр жени UL Согласно диаграмме (фиг.2а) вначале отпираетс тиристор, пропускающий ток положительной пол рности, затем тиристор отрицательной пол рности.22 (FIG. 2n, s) and at the outputs of blocks 20 and 23 are formed only after the first UL voltage zero crossing. According to the diagram (Fig. 2a), the thyristor is first opened, passing a current of positive polarity, then a negative polarity thyristor.

Таким образом, осуществл етс самозапуск схемы формировател . Длитель- ность управл ющих импульсов без учета зон срабатывани компараторов напр жени равна длительности полуволны тока нагрузки . Thus, the starting circuit is self-starting. The duration of control pulses without taking into account the zones of operation of the voltage comparators is equal to the duration of the half-wave of the load current.

Во втором положении переключател 18 сигналы на вторые входы элементов И 21 и 22 поступают с выходов И 15 и 16 (фиг.2и,к). На выходах элементов И 21 и 22 эти сигналы повтор ютс . В данном случае длительности управл ющих импульсов в за- висимости от характера активно-индуктивной нагрузки может измен тьс в пределах от Т/4 до Т/2. Такое управление тиристорами может быть использовано, например, в преобразовател х перемен- ного напр жени в переменное с дискретным переключением ответвлений силового трансформатора, которое обеспечивает коммутацию тиристоров без бросков токов и перенапр жений.In the second position of the switch 18, the signals to the second inputs of the elements And 21 and 22 come from the outputs And 15 and 16 (Fig.2i, K). At the outputs of the And 21 and 22 elements, these signals are repeated. In this case, the duration of the control pulses, depending on the nature of the active-inductive load, can vary from T / 4 to T / 2. Such control of thyristors can be used, for example, in converters of alternating voltage into alternating voltage with discrete switching of the branches of a power transformer, which provides switching of thyristors without surges of currents and overvoltages.

В третьем положении переключател 18 на первые входы элементов И 21 и 22 сигналы поступают с выходов компараторов 9 и 13 напр жений. При этом импульсы управлени тиристорами синхронизируютс с напр жением Ui, а их длительность составл ет Т/2 (фиг 2б,в).In the third position of the switch 18 to the first inputs of the elements 21 and 22, the signals come from the outputs of the comparators 9 and 13 of the voltages. In this case, the thyristor control pulses are synchronized with the voltage Ui, and their duration is T / 2 (Fig. 2b, c).

При использовании в качестве выход- ныхблоков20и23 известных(например, как у прототипа) по переднему фронту импульсов с выходов элементов И 21 и 22 может быть осуществлено также импульсно-фазо- вое управление тиристорным коммутатором ,When used as output blocks 20 and 23 known (for example, as in the prototype), the leading edge of the pulses from the outputs of the elements 21 and 22 can also be implemented by a pulse-phase control of the thyristor switch

Claims

Invention Formula

A pulse driver for controlling a thyristor switch, containing a voltage sensor connected in parallel with the AC voltage source to which the load is connected, the thyristor switch, bus 1, the first voltage comparator, the inverting input of which is connected to the first output of the voltage source, and non-inverting - with the output of the voltage sensor, the first and second elements of AND-NOT, the pulse shaper when the power source is turned on, the exit of which is connected to the logical bus 1, D-flip-flop, R-in the stroke of which is connected to the output of the pulse generator when the power source is turned on, the first and second output blocks, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the thyristor switch, characterized in that, in order to extend the functionality, a current transducer is introduced into it, the four elements AND, the element OR, the second, third and fourth voltage comparators and a three-position two-pole switch, the output of the current-voltage converter being connected via a load, The alternator voltage and thyristor switch with its input, and its second output - with the inverting input of the second and non-inverting input of the third voltage comparator, the second, third and fourth outputs of the reference voltage source are connected respectively to the non-inverting input of the second, with the inverting input of the third, with the non-inverting input of the fourth voltage comparator, while the inverting input of the latter is connected to the output of the voltage sensor, the output of the second voltage comparator is connected to the first input the first element NAND, the output of the third comparator - with the first input of the second element NAND, the second inputs of the first and second elements NAND are connected to the bus logical 1, the outputs of the first and second elements NAND

connected to the first inputs of the first and second And elements and to the first fixed contacts of the three-pole two-pole switch, and the outputs of the first and second And elements to the second fixed contacts of the first and second poles of the switch, respectively, are connected to the first input of the logical the element OR, with the second input of the first logical element AND and with the third fixed contact of the second pole of the switch, the output of the fourth voltage comparator Connect0

five

not with the second inputs of the OR logical element and the second element AND with the third fixed contact of the first pole of the switch, the S-input of the D-flip-flop is connected to the common bus, the D-input with the bus of the logical 1, C-input-with the output of the OR element, and its direct output is with the first inputs of the third and fourth elements And, the movable contacts of the first and second poles of the switch are connected respectively to the second inputs of the third and fourth elements And, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second output blocks of the imaging unit .

&