Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное

 

Использование: изобретение относится к области электротехники. Сущность изобретения: устройство обеспечивает импульсно-фазовое регулирование напряжения на нагрузке. Введение третьего и четвертого диодов 15 и 16 позволяет устранить отрицательное выбросы на управляющих электродах силовых тиристоров 1 и 2 при коммутациях. Это обеспечивает надежное запирание цепей управления, благодаря чему повышается надежности. 2 ил. СИЗ- (/) с (л CJ ел ел х|

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 02 М 5/257

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4798084/07 . (22) 24.01;90 (46) 07.08.92.6юл. М 29 (71) Научно-исследовательский сектор Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского обьединения

Института Гипропроект" им, С.Я.Жука (72) В,Н.Сахаров, Ю.А.Филиппов и A.М.Карпов и А.И.Конов (56) Лужутин Б.В„Обухов С.Г. Эквивалентная нагрузка генератора микро-ГЭС с автобалластной нагрузкой, Электромеханика, 1988, с.99-104.

Авторское свидетельство СССР N

744894, кл. Н 02 Р 13/16, 1973.

Патент ФРГ N 1290187, кл. 21а1-36/18, 1969,,, Ы„, 1753557 А1 (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПЕРЕМЕННОЕ (57) Использование: изобретение относится к области электротехники. Сущность изобретения: устройство обеспечивает импульсно-фазовое регулирование напряжения на нагрузке, Введение третьего и четвертого диодов 15 и 16 позволяет устранить отрицательное выбросы на управляющих электродах силовых тиристоров 1 и 2 при коммутациях. Это обеспечивает надежное запирание цепей управления, благодаря чему повышается надежности. 2 ил.

1753557

Изобретение о носится к регулированию мощности в нагрузке переменного тока и может быть использовано, например, для изменения величины балластной нагрузки малых ГЭС.

Известны устройства, применяемые, например, в системах регулирования температуры, системах поддержания постоянной скорости эл.двигателей и изменения вели1 чины белластной нагрузки малых ГЭС.

Известен тиристорный регулятор переменного тока, содержащий соединенные последовлательно нагрузку и встречно-параллельно включенные силовые тиристоры, блок управления. Катоды тиристоров подключены к силовым шинам, а управляющие электроды подключены к блоку управления через развязывающие диоды. Блок управления выполнен в виде выпрямительного диодного моста, во входной диагонали которого включены силовые тиристоры.

Известен регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий встречно-параллельно включенные первый и второй силовые тиристоры, первый и второй общие выводы которых соединены соответственно с первым выводом для подключения нагрузки и с первым выводом для подключения источника питания, а вторые выводы для подключения нагрузки и источника питания объединены, блок импульсно-фазового управления, первый и второй диоды, токоограничивающий резистор и первый и второй развязывающие диоды, причем катоды первого и второго диодов объединены и подключены к первому входу блока импульсно-фазового управления, аноды первого и второго диодов соединены соответственно с первой и второй общими точками встречно-параллельно включенных первого и второго силовых тиристоров, Выход блока импульсно-фазового управления через токоограничивающий резистор соединен с общей точкой анодов первого и второго развязывающих диодов, катоды которых подключены к электродам управления соответствующих силовых тиристоров.

Недостатком известного преобразователя является наличие кратковременных ударных токов (мощности рассеяния) в цепях,управления силовых тиристоров в режиме фазового управления, что приводит к резкому уменьшению срока службы силовых тиристоров и снижению надежности преобразователя в целом.

Цель изобретения — повышение надежности преобразователя за счет снижения рассеиваемой мощности на управляющем пера;оде силовых тиристоров, 5

Данная цель достигается тем, что в известный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное дополнительно введены третий и четвертый диоды и первый и второй резисторы, а блок импульсно-фазового управления выполнен в виде первого и второго биполярных транзисторов и резистора смещения, причем коллектор первого биполярного транзистора образует первый вход барака импульснофазового управления, эмиттер первого биполярного транзистора соединен с базовой второго биполярного транзистора, эмиттер которого образует выход блока импульсно-фазового управления, параллельно переходу база-эмиттер второго биполярного транзистора включен резистор смещения, база первого биполярного транзистора и коллектор второго биполярного транзистора объединены и образуют второй выход блока импульсно-фазового управления, первый резистор и третий диод, второй резистор и четвертый диод соединены параллельно и включены между соответствующими общими выводами первого и второго силовых тиристоров и катодами первого и второго развязывающих диодов.

Введение третьего и четвертого диодов и первого и второго резисторов предотвращает пробой цепи управляющий электрод— катод тиристоров.

Выполнение блока импульсно-фазового управления в виде биполярных транзисторов и резистора смещения, уменьшает до минимума углы открытия тиристоров в нужные моменты времени, так как при малых напряжениях транзистор полностью открыт. Транзисторы включены по схеме гене/ ратора тока, который при малых значениях напряжения на шинах встречно-включающих тиристоров работает как ключ, а при повышении напряжения — как генератор тока, Это позволяет включать тиристор при малых/значениях напряжения на шинах.

При регулировании углом открытия тиристора блок позволяет замкнуть цепь управления тиристора от протекания большого тока в цепи управляющий электрод — катод, что ограничивает мощность, рассеиваемую в указанной цепи.

На фиг.1 показана электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2— диаграммы токов и напряжений, в том числе для фазового (а) и широтно-импульсного (б) управления предлагаемого и известного устройства.

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное содержит встречно параллельно включенные

1753557

15 ристора 1

50

55 первый 1 и второй 2 силовые тиристоры, первый и второй общие выводы которых соединены соответственно с первым выводом для подключения нагрузки 3 и с первым выводом для подключения нагрузки и источника питания объединены. Блок 4 импульсно-фазового управления, первый 5 и второй

6 диоды, токоограничивающий резистор 7, первый 8 и второй 9 развязывающие диоды.

Катоды первого 5 и второго 6 диодов объединены и подключены, к первому входу блока 4 импульсно-фазового управления.

Аноды первого 5 и второго 6 диодов соединены соответственно с первой и второй общими точками встречно-параллельно включенных силовых тиристоров 1 и 2.

Выход блока 4 через токоограничивающий резистор 7 соединен с общей точкой анодов первого 8 и второго 9 развязывающих диодов, катоды которых подключены к электродам управления силовых тиристоров 1 и 2. Блок 4 импульсно-фазового управления выполнен в виде первого 10 и второго

11 биполярных транзисторов и резисторов

12 смещения. Коллектор первого биполярного транзистора 10 образует первый вход блока 4. Эмиттер первого биполярного транзистора 10 соединен с базой второго биполярного транзистора 11. Эмиттер второго биполярного транзистора 11 образует выход блока 4, Параллельно переходу базаэмиттер транзистора 11 включен резистор

12 смещения, База транзистора 10 и коллектор транзистора 11 объединены и образуют второй выход блока 4 импульсно-фазового управления. Между соответствующими общими выводами первого 1 и второго 2 тиристоров и катодами развязывающих диодов

8 и 9 включены соединенные параллельно первый резистор 13 и третий диод 15, второй резистор 14 и четвертый диод 16.

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное работает следующим образом.

В момент, когда на шине А положительное, а на шине B отрицательное напряже. ние, подается импульс положительного управляющего напряжения на базу первого биполярного транзистора 10, тем самым открывая его. Тогда положительное напряжение от шины А через первый диод 5, первый биполярный транзистор 10, цепочку резисторов 12, 7 поступает на развязывающие диоды 8,9. Диод 8 заперт положительным напряжением шины А (через первый резистор 13 и третий диод 15), Диод 9 открыт отрицательным напряжением шины В (через второй резистор 14 и четвертый диод

16). Управляющий ток, проходя по цепи диод 9, управляющий электрод тиристора 2, шина В, открывает тиристор 2. После того, как тиристор 2 станет проводящим, разница напряжений между шинами А и В составит величину падения напряжения на открытом тиристоре. Это приводит к прекращению управляющего тока через управляющий электрод.

Аналогично работает преобразователь и при обратной полярности напряжения на шинах А и B. В этом случае работает цепь управления второй диод 6, первый биполярный транзистор 10, резистор 12 смещения, токоограничивающий резистор 7, развязывающий диод 8, управляющий электрод тиВремя воздействия управляющего импульса на тиристоры 1, 2 определяется собственными временем открытия каждого тиристора, Третий и четвертый диоды 15 и 16 устраняют отрицательные выбросы при коммутации на управлющих электродах и обеспечивают устойчивое запирание цепей управления при положительном напряжении на катодах соответствующйх тиристоров, Развязывающие диоды 8 и 9 развязывают управляющие электроды тиристоры 1 и 2 от взаимного влияния.

Токоограничивающий резистор 7 ограничивает ток через управляющие электроды тиристоров 1 и 2 и величина резистора выбирается из условия предельной мощности транзистора 10.

Резистор 12 смещения предназначен для выработки управляющего сигнала íà ограничение тока в цепи блока 4 управления.

При превышении тока в цепи блока управления 4 выше заданного значения падение напряжения на резисторе 12 достигает величины, при которой второй биполярный транзистор 11 открывается и начинает подзапирать транзистор 10, ограничивая тем самым ток в цепи управления, Транзистор

10 усиливает управляющий сигнал. Диоды 5 и 6 питают блок 4 управления прямо от шин

А и В пульсирующим однополярным напряжением.

При испытании предлагаемого преобразователя были получены диаграммы токов и напряжений (фиг.2) для фазового (а) и широтно-импульсного (б) управления, Сравнение зависимостей I, II (предлагаемого устройства) и! И, IY (по известному)показывает значительное снижение токов управления тиристоров 1 и 2 для фазового управления при одном и том же времени открытия тиристоров и неизменность токов управления тиристоров для широтно-импульсного управления, Причем, по сравнению с известным, меньший ток управления при фазовом

1753557 управлении и тот же ток управления при широтно-импульсном управлении обеспечивается предлагаемым устройством независимо от характера нагрузки (индуктивной, емкостной, реактивной). Тем самым повышается надежность работы регулируемого преобразователя для любых видов управления, снижается потребляемая энергия. При использовании устройства в малых ГЭС обеспечивается работа в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала, без текущих наблюдений за параметрами устройства. Рабочие характеристики преобразователя устойчивы в диапазоне температур — 30-40 С, что важно для систем регулирования мощности гидроагрегатов малых ГЭС.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное содержащий встречно-параллельно включенные первый и второй силовые тиристоры, первый и второй общие выводы которых соединены соответственно с первыми выводами для подключения нагрузки и для подключения источника питания, а вторые выводы для подключения нагрузки и источника питания объединены, блок импульсно-фазового управления, первый и второй диоды, токоограничивающий резистор и первый и второй развязывающие диоды, причем катоды первого и второго диодов объединены и подключены к первому входу блока импульсно-фазового управления, аноды первого и второго диодов соединены соответственно с первой и второй общими точками встречно-параллельно включенных первого и второго силовых тиристоров, выход блока

5 импульсно-фазового управления через токоограничивающий резистор соединен с общей точкой анодов первого и второго развязывающих диодов, катоды которых подключены к электродам управления соот10 ветствующих силовых тиристоров, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, введены третий и четвертый диоды и первый и второй резисторы, блок импульсно-фазового управления выполнен

15 в виде первого и второго биполярных транзисторов и резистора смещения, причем коллектор первого биполярного транзистора образует первый вход блока импульснофазового управления, эмиттер первого

20 биполярного транзистора соединен с базой второго биполярного транзистора эмиттер которого образует выход блока импульснофазового управления, параллельно переходу база эмиттер второго биполярного

25 транзистора включен резистор смещения, база первого и коллектор второго биполярных транзисторов объединены и образуют второй выход блока импульсно-фазового управления, первый резистор и третий диод, 30 второй резистор и четвертый диод соединены параллельно и включены между соответствующими общими выводами первого и второго силовых тиристоров и катодами первого и второго развязывающих диодов.

1753557. Иупр

1кЮ

lynp

2gnp скип фУ) улр

Составитель B. Сахаров

Техред М,Моргентал Корректор М. Бланар

Редактор М. Бланар

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

Заказ 2773 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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