Устройство для регулирования фазы импульса управления статическим преобразователем

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при проектировании схем для управления вентильными преобразователями. Целью изобретения является повышение точности работы и расширение диапазона регулирования. Цель изобретения достигается тем, что на вход релаксационного генератора, выполненного на однопереходном транзисторе 5, подается нестабилизированное сетевое напряжение, кроме того, введен второй релаксационный генератор на однопереходном транзисторе 18, запуск которого осуществляется с помощью тиристора 12, на управляющий переход которого подается импульс с первого релаксационного генератора. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (g))g Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4395085/24-07 (22) 30.12.87 (46) 30.04.90, Бюл . И - 16 (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В,И.Ленина (72) Ю.В.Бояринов (53) 621.316,627(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 877733, кл. Н 02 M 1/08, 1980, Заявка Японии Ф 18 146, кл. Н 02 М 1/08, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ФАЗЫ ИМПУЛЬСА УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к преобраИзобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах фазового управления и регулирования различных электроустановок, вентильных преобразователей, электродвигателей, преобразователей электроэнергии в другие виды энергии, например, в тепло, свет, Цель изобретения — расширение диапазона регулирования фазы угла управления и повышение точности путем устранения влияния колебаний напряжения на фазу импульса управления.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 — то же, с трансформатором на входе; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит первый диод 1", катодом подключенный через первый резистор 2 к одному выводу первого пере„„Я0„„1561167 А 1

2 зовательной технике и может быть использовано при проектировании схем для управления вентильными преобразователями. Целью изобретения является повышение точности работы и расширение диапазона регулирования. Цель изобретения достигается тем, что на вход релаксационного генератора, выполненного на однопереходном транзисторе 5, подается нестабилизированное сетевое напряжение, кроме того, введен второй релаксационный генератор на однопереходном транзисторе 18, запуск которого осуществляется с помощью тиристора 12, на управляющий переход которого подается импульс с пер- < вого релаксационного генератора. Зил. менного резистора 3, другой. вывод которого подключен к одному выводу первого конденсатора 4 и эмиттеру первого однопереходного транзистора 5, первая база которого подключена через первичную обмотку 6 первого импульсМвй ного трансформатора 7 к другому выводу первого конденсатора; а вторая ба- CO

sa через второй резистор 8 — к катоду первого диода, подключенного через третий резистор 9, второй диод 10 и пороговый элемент 11 к аноду первого тиристора l2, катоду третьего диода .l3 и одним выводом первичной обмотки

14 второго импульсного трансформато- Ъ ра 15 и второго конденсатора 16,.другой вывод которого подключен к катоду второго тиристора, другому выводу первого конденсатора 4, одному выводу третьего конденсатора 17, другой вы1561167 4 вод которого подключен к эмиттеру второго эднопереходного транзистора

18 и аноду третьего-диода непосредственно, а к катоду первого тиристора через по."ледовательно включенные вто5 рой переменный резистор 19 и четвертый рези< тор 20, другой вывод второго импульсного трансформатора подключен к аноду второго тиристора, управляющий элек грод и катод которого подключены соответственно через пятый 21 и шестой 22 резисторы к первой базе второго с>днопереходного резистора, вторая база которого через седьмой резистор 23 подключена к катоду первого тиристора, управляющий переход которого через четвертый диод 24 и восьмой резистор 25 подключен к вторичной обмотке 26 первого импульсного о трансформатора.

Отличия устройства на фиг,2 в том, что третий резистор 9 одним выводом подключен не к катоду первого диода, а к одному выводу вторичной обмотки 25 трансформатора 27, другой вывод которой подключен к другому выводу второго конденсатора, одному выводу третьего конденсатора и катоду второго тиристорв. 28, не связанных с другим выводом первого конденсатора, а пер30 вичная осмотка трансформатора 27 подключена к сетевому напряжению.

Введение трансформатора позволяет согласовать напряжение на входе порогового элемента с се евым напряжением,35 снизить потери в схеме и полностью гальванически развяз«ть элементы, регулирующие фазу импульса с напряжением сети, Устройство работает следующим о6- 40 разом.

К аноду первого диода 1 и другому выводу первого конденсатора 4 подводится сетевое напряжение промышленной частоты. Первый конденсатор 4 заряжается от положитепьной полуволны напряжения.

Разряд первого конденсатора 4 через первый импульсный трансформатор

7 на управляющий переход первого тиристора 12 происходит на спаде положительной полуволны сетевого напряжения. Для точной установки этого момента и его корректировки предназначен первьп переменный резистор 3, ко- 55 тарый не используется при регулировке фазы импульса с выхода второго импульсного трансформатора t5 а однажды настроенный остается в фиксированном положении. Второй конденсатор 16 заряжается от положительной полуволны сетевого напряжения через третий резистор 9 и пороговый элемент 11.

Включение первого тиристора 12 происходит после тога, как напряжение на входе станет меньше Напряжения на втором конденсаторе 16, при этом второй диод 10 заперт, При включении первого тиристора 12 сигналом с выхода первого импульсного трансформатора 7 начинается разряд второго конденсатора 16 на третий конденсатор 17. При этом напряжение на втором конденсаторе 16 понижается, а на третьем 17 повышается. Однопереходный транзистор 18 сравнивает напряжение на этих конденсаторах и по результату сравнения формирует сигнал управления вторым тиристором путем переключения эмиттерного перехода.

Второй и третий конденсаторы, разряжаясь через второй тиристор на второй импульсный трансфопматор, формируют на его выходе сигнал, фаза которого линейно зависит от величины сопротивления в цепи переэаряца второго конденсатора 16 на третий 17. В процессе заряда третьего конденсатора 17 исключается подпитка от сети, так как на оставшемся участке положительной полуволны сетевого напряжения после переключения первого транзистора 5 и включения первого тиристора 12 диод 10 уже заперт. После снижения напряжения на втором конденсаторе 16 запертым остается пороговый элемент

ii, так как на спаде синусоиды напряжение ниже его порога и недостаточно для его переключения.

Линейность зависимости момента переключения второго транзистора 18, а следовательно, и фазы выходного импульса от величины резисторов 20 и 19 легко вывести из формул, описывающих процесс разряда одной емкости на другую через резистор.

Напряжение на третьем конденсаторе

Cz -б"

П=- — — — — П(1-е ), С + С где П вЂ” напряжение на втором кондено саторе 16 в момент переключения первого тиристора 12,.

С и С вЂ” соответственно емкости второго и третьего конденсаторов; 1561167

t — время от начала разряда второго конденсатора 16 на третий конденсатор .17, \

Cq+ Сэ

F = — — — — — — коэффициент, 2.

R — величина сопротивления последовательно включенных второго переменного резистора

19 и четвертого резисто- 10 ра 20.

Отношение напряжений на втором и третьем конденсаторах, которое сравнивает второй транзистор, можно представить как 15

Ct где К

С, Обозначив постоянную величину

Uc /Бс,, равную коэффициенту передачи тока однопереходного транзистора 18 через К ., т.е.

3t

К»+е

К

Ю»

-К, (1 — е- + ) можно получить зависимость времени переключения (формирования выходного импульса) от величины регулирующего сопротивления в виде

1пК

25

К» + К2 К» гдеК = — — — ——

К К

35

С + Сэ 1пК

Из выражений 0 = — — — - и t = — -у.

RC C, видно, во сколько раз уменьшится R, ВО стОлькО увеличится»» и во стОлькО 40 раэ уменьшится время t и наоборот.

1пК

t= — — — -- — ССRi

+ С:»

1пК пусть С = — — — - — -С С, С + С

I тогда t = CR, где С const.

На фиг.3 представлены графики напряжений сети U, напряжения переклю- 50 чения порогового элемента U„, напряжения на втором и третьем конденсаторах U и U»> и момента формирования выходного ймпульса is>,„

В момент t», переключается порого- 55 вый элемент 11 и начинается заряд второго конденсатора, в момент t напряжение на втором конденсаторе становится равным напряжению сети.

Ток заряда падает до нуля, запираются пороговый элемент, и диод 1О.

В момент спада входного напряжения ниже порогового напряжения U синуса соида формирует сигнал управления первым тиристором, включаются первый однопереходный транзистор 5 и первый тирис ор 12 и с этого момента в тече ние оставшегося участка положительной полуволны сетевого напряжения всего времени наличия отрицательной полуволны и части новой положительной ло момента достижения ею значения (»д, диод 10 и пороговый элемент 11 заперты. В течение этого времени в любой момент в зависимости OT величины второго переменного резистора 19 может быть сформирован сигнал на выходе второго импульсного трансформатора 15.

Для включения полупроводникового элемента в нуле синусоиды необходимо подать импульс управления с упреждением, т.е. до перехода синусоиды через нуль. Устройство. обеспечивает решение этой задачи, кроме того, во всем диапазоне регулирования регулировочная характеристика остается линейной независимо от колебания напряжения сети.

Формирование импульса первым однопереходным транзистором также не зависит от изменения сетевого напряжения. Устройство обеспечивает слежение эа напряжением в одну полуволку сетевого напряжения и формирование импульсов в последующую.

Формула изобретения

Устройство для регулирования фазы импульса управления статическим преобразователем, содержащее первый диод, анод которого предназначен для под" ключения к одному полюсу сетевого напряжения, катод которого через первый резистор и первый переменный резистор связан с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого через первичную обмотку первого трансформатора соединен с первой базой первого однопереходного транзистора и предназначен для подключения к другому полюсу сетевого напряжения, второй резистор, первый вывод которого соединен с катодом первого диода, а второй с второй базой первого однопереходного транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом пер1561167 ного конденсатора, второй диод, включенный последовательно с третьим резистором и вторичной обмоткой первого трансформатора, третий, четвертый и пятый диоды, четвертый и пятый резис5 торы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона ре гулирования и повышения точности путем устранения влияния амплитуды сетевого напряжения на фазу выходного импульса, введены шестой, седьмой и

) восьмой резисторы, первый и второй тиристоры, второй трансформатор, второй однопереходный транзистор, второй 15 и третий конденсаторы и пороговый эле мент, включенный последовательно с третьим диодом и четвертым резисто ром, один вывод которого предназначен для подключения к одному полюсу сетевого напряжения, а другой связан с катодом четвертого диода и анодом первого тиристора, к управляющему переходу которого через третий резистор

iè второй диод подключена вторичная 25 обмотка первого трансформатора, за,шунтированная пятым диодом, катод тиристора через пятый резистор соединен с второй базой второго однопереходного транзистора, а через последовательно соединенные шестой резистор и второй переменный резистор — с анодом четвертого диода, змиттером второго однопереходного транзистора и первым выходом второго конденсатора, второй вывод которого предназначен для подключения к другому полюсу сетевого напряжения, и соединен с первым выводом третьего конденсатора, катодбм второго тиристора и первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого соединен с первой базой второго однопереходного транзистора и первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого соединен с управляющим электродом второго тиристора, анод которого через первичную обмотку второго трансформатора, выводы вторичной обмотки которого используются в качестве выхода устройства, соединен с анодом первого тиристора и вторым выводом третьего конденсатора.!

561167

Составитель А.Киселев

Техред II, Ñåðätîêîâà

Редактор М. Недолуженко

Корректор В.Кабаций

Заказ 982 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101