симисторный преобразователь переменного напряжения

Формула изобретения

Симисторный преобразователь переменного напряжения, содержащий симистор, подключенный к выводам сети переменного тока через выводы для подключения нагрузочной цепи, первый выпрямительный мост, подключенный одним выводом переменного тока к управляющему электроду симистора, второй выпрямительный мост, подключенный одним выводом переменного тока к выводу сети переменного тока, транзисторный ключ и источник управляющего напряжения, отличающийся тем, что в него введен оптрон, причем выводы постоянного тока первого выпрямительного моста подключены к выводам силовой цепи транзисторного ключа, источник управляющего напряжения подключен к входной цепи управления оптрона, выходная цепь которого подключена к управляющему входу транзисторного ключа и через резистор подключена параллельно выводам постоянного тока второго выпрямительного моста, а другой вывод переменного тока второго выпрямительного моста соединен с другим выводом переменного тока первого выпрямительного моста и с анодом симистора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям переменного напряжения в переменное.

Известны бесконтактные коммутаторы переменного тока, в которых управление ключом переменного тока, например, симистором, осуществляется подключением управляющего напряжения к управляющему электроду симистора через трансформатор (авт. св. СССР N 1429259, кл. H 02 M 7/757, 5/22, 1987).

Недостатками такой схемы являются нетехнологичность изготовления и большая стоимость материалов и изготовления.

Известны также бесконтактные коммутаторы переменного тока, в которых управление ключом переменного тока осуществляется через контакт электромагнитного реле, обмотка которого подключается к управляющему напряжению (патент по авт. св. N 94003005/11, кл. B 61 L 23/16, 25.01.94).

Недостатком такой схемы является недостаточный ресурс электромагнитного реле.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является симисторный преобразователь переменного напряжения, содержащий симистор, подключенный к выводам сети переменного тока через выводы для подключения нагрузочной цепи, первый выпрямительный мост, подключенный одним выводом переменного тока к управляющему электроду симистора, второй выпрямительный мост, подключенный одним выводом переменного тока к выводу сети переменного тока, транзисторный ключ и источник управляющего напряжения (авт. св. СССР N 922996, кл. H 02 M 5/22, 1980).

Недостатком устройства является низкая надежность из-за включения полупроводниковых управляющих элементов в сеть переменного тока.

Задачей изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная задача реализуется следующим образом.

В симисторный преобразователь переменного напряжения, содержащий симистор, подключенный к выводам сети переменного тока через выводы для подключения нагрузочной цепи, первый выпрямительный мост, подключенный одним выводом переменного тока к управляющему электроду симистора, второй выпрямительный мост, подключенный одним выводом переменного тока к выводу сети переменного тока, транзисторный ключ и источник управляющего напряжения, введен оптрон, причем выводы постоянного тока первого выпрямительного моста подключены к выводам силовой цепи транзисторного ключа, источник управляющего напряжения подключен к входной цепи управления оптрона, выходная цепь которого через резистор подключена параллельно выводам постоянного тока второго выпрямительного моста и к управляющему входу транзисторного ключа, а другой вывод переменного тока второго выпрямительного моста соединен с другим выводом переменного тока первого выпрямительного моста и с анодом симистора.

Введение оптрона, гальванически разделяющего источники управляющего и коммутируемого напряжения и обладающего достаточным ресурсом, и использование в цепи управления первого выпрямительного моста высоковольтного транзистора, к управляющему входу которого подключен оптический выход оптрона, позволяет надежно коммутировать высокое напряжение оптроном с небольшим допустимым выходным напряжением.

Сопоставительный анализ заявленного изобретения с наиболее близким аналогом выявил отличия, указанные в отличительной части формулы, что свидетельствует о соответствии изобретения условию патентоспособности "новизна".

Проведенный патентный поиск в данной области техники не выявил аналогичных технических решений, обеспечивающих достигаемый изобретением технический результат и известных из уровня техники, что свидетельствует о соответствии данного изобретения условию патентоспособность "изобретательский уровень".

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Схема содержит симистор 1, подключенный последовательно с нагрузкой 2 к выводам сети переменного тока, первый выпрямительный мост 3, подключенный одним выводом переменного тока к управляющему электроду симистора, другим выводом к его аноду, а выводами постоянного тока к выводам силовой цепи транзисторного ключа 4, к управляющему входу которого подключен оптический выход оптрона 5, входная цепь управления которого подключена к источнику управляющего напряжения 6, второй выпрямительный мост 7, подключенный выводами переменного тока между анодом и катодом симистора 1, а выводами постоянного тока через резистор 8 параллельно выходной цепи оптрона 5.

Симисторный преобразователь переменного напряжения работает следующим образом.

При отсутствии напряжения управляющий цепи на выводах источника управляющего напряжения 6 выход оптрона 5 имеет высокое сопротивление и не шунтирует напряжение, прикладываемое к управляющему входу транзисторного ключа 4 через резистор 8 и второй выпрямительный мост 7.

Транзисторный ключ 4 открыт и подключает анод симистора 1 через первый выпрямительный мост 3 к его управляющим электродам.

Симистор 1 открыт и пропускает переменный ток к нагрузке 2. При этом к выходной цепи оптрона 5 приложено низкое импульсное напряжение в начале каждой полуволны источника переменного напряжения, пока симистор заперт.

При появлении опорного напряжения постоянного тока в управляющий цепи оптрона 5 на выводах источника 6 выход оптрона 5 открывается и шунтирует напряжение, прикладываемое к управляющему выводу транзисторного ключа 4. Транзисторный ключ закрывается и отключает цепь между анодом и управляющим электродом симистора 1. Симистор 1 закрывается и отключает ток нагрузки 2. В это время напряжение на выходе оптрона 5 имеет также низкое значение.

Таким образом, наличие управляющего напряжения отключает ток в нагрузке 2, а отключение управляющего напряжения включает ток нагрузки 2.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность бесконтактного симисторного преобразователя переменного напряжения за счет гальванической развязки между управляющим и коммутируемым напряжением без использования электромагнитного реле и дает возможность использования при коммутировании высокого напряжения высоковольтных симистора и транзистора, но применения оптрона с небольшим допустимым выходным напряжением.