Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в аппаратуре фазового регулировани мощности, например регулирования лагрева электропечей, тиглей, инфр красных излучателей, сушильных шка фов, термостатов, освещения зрител ных залой, световой рекламной аппа ратуры и пр. Цель изобретения - упрощение и повьшение точности. На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 временные диаграммы его работы. Устройство содержит тиристорньй ключ 1, блок 2 питания, формирователь 3 разрядных импульсов, формировлтель 4 импульсов управления, выход тиристорного ключа 1 подсоединен к нагрузке 5..Блок 2 пита-. ния; содержит трансформатор 6, выпрямительный мост 7, конденсатор 8 фильтра и выпрямитель 9 питающего напряжения обратной полярности. Формирователь 3 разрядных импульсов содержит два инвертирующих усилителя, выполненных на транзисторах 10 и 11, разделительные диоды 12, резисторы 13-20 и разделительньй конденсатор 21. Формирователь 4 импульсов управления содержит транзистор 22, времязадающие резистор 23 и конден сатор 24, ускоряющий диод 25,-импульсный трансформатор 26, за1ЩТНЫЙ диод 27 и ограничительный резистор 28, времязадающий резис-. тор 23 подключен к входу управляющего напряжения. Трансформатор 6 имеет три обмотки: первичную - сет вую, -подключенную к источнику пере менного напряжения, вторичную, под соединенную к выпрямительному мосту 7, и вспомогательную, подключенную к маломощному выпрямителю 9 питающего напряжения обратной поля ности. Вьшрямитель 9 может быть вы полнен, например, по однополуперио ной схеме выпрямления. К выходу вы прямительного моста 7 подключен конденсатор 8 фильтра, сглаживающий питающее напряжение, которое подается через резисторы 16 и 17 на коллекторы транзисторов 10 и 11 а также на формирователь 4 импульсов управления. Выход выпрямителя 9 подключен к эмиттеру транзистора 11 второго ка 852 када формирователя 3 и к базовому резистору 19 этого транзистора 11. База транзистора 10 первого каскада подключена к диа.гонали переменного тока выпрямительного моста через резисторы 13 и 14 и к общей шине через резистор 15. Эмиттер транзистора 10 подключен к общей шине. База транзистора 11 соединена с коллектором транзистора 10 через последовательно соединенные разделительный конденсатор 21 и ограничительный резистор 18. К коллектору транзистора 11 через ограничительный резистор 20 подключены разделительные диоды 12. В формирователе 4 импульсов управления .транзистор 22, конденсатор 24, импульсный трансформатор 26 и . защитный диод 27 образуют -стандартную схему транзисторного блокинггенератора, которая дополнена в предлагаемом устройстве подключенными к базе транзистора 22 времязадающим резистором 23 и ускоряющим диодом 25, другой .вывод которого подключен к общей шине. К базе транзистора 22 подключен также разделительный диод 12, через которьш Ьоступают разрядные импульсы. Один из выводов выходной обмотки импульсного трансформатора 26 через ограничительный резистор 28-подключен к управляющему электроду тиристорного ключа 1, другой вывод -. к выходу тиристорного ключа 1 и к одному из выводов нагрузки 5. Устройство работает следующим образом. . Положительные импульсы - полуволны, имеюш 1еся на выводах диагонали переменного тока вьтрямительного моста 7, через .делители, образованные резисторами 13, 15 или 14, 15, открывают транзистор 10.. За счет наличия некоторого, отличного от нуля, порогового напряжения открывания транзистора 10 этот транзистор 10 остается закрытым в начале ив конце каждой полуволны. В эти моменты времени конденсатор 21 заряжается через резистор 16, и транзистор 11 открыт; Таким образом, на коллекторе транзистора 11 (фиг.26) формируются отрицательные импульсы, частота .которых вдвое превьпвает частоту питающей сети 3 (фиг.2а).-Длительность этих разряд ных импульсов можно регулировать, изменяя величину резистора 15,т.е изменяя коэффициент деления делит лей на резисторах 13, 15 и 14, 15 Резистор 18 служит для ограничени разрядного тока конденсатора 21. Во время разрядного импульса ток проходит по цепи: диод 25, ра лительный диод 12, резистор 20, .транзистор 11, выпрямитель 9.Длительность разрядных импульсов выб рается такой, чтобы конденсатор 2 успел перезарядиться за время импульса до напряжения, равного нап жению на открытом диоде 25. Транзистор 22 во время разрядного импульса закрыт этим напряжением. По окончании каждого разрядного импульса конденсатор 24 начинает заряжаться через резистор 2-3 от напряжения управления ( ). На базе транзистора 22 формируется пилообразное напряжение (фиг.2в), нарастающее тем быстрее, чем больш величина .B некоторый момент времени пилообразное, напряжение достигает такого уровня, что транзистор 22 открьгоается, начинается генерация импульсов формирователем 4 импульсов управления. От первого же импульса срабатывает тиристорньш ключ 1, напряжение питающей -сети поступает на нагрузку 5 . На фиг. 2в условно показаны вре менные диаграммы напряжения на баз транзистора 22 при различных зна.чениях Uynp- При Uynp. 1 меньшем, чем , где и(,р - напряжение открывания транзистора 22, выполняющего в дан ном случае функции сравнивающего устройства, транзистор 22 не откро ется, соответственно, тиристорный ключ 1 будет постоянно закрыт, на нагрузке 5 мощность не вьщеляет ся. При увеличении ДО U .2 большего, чем и,,р , происходит открывание транзистора 22, формирователь 4 импульсов переходит в автоколебательный режим генерации импульсов. При появлении перво го же импульса срабатьшает тирис торный ключ 1, на нагрузке 5 будет выделяться некоторая мощност 854 Дальнейшее увеличение U.pp приводит к уменьшению задержки открыва- , ния транзистора 22 и, соответственно, к росту мощности, вьщеляемой в нагрузке 5. Таким образом, изменяя можно плавно регулировать мощность,выделяемую в нагрузке 5. Работа,блокинг-генератора 4. . В момент открывания транзистора 22 происходит нарастание тока в коллекторной обмотке импульсного трансформатора 26. Это приводит к появлению тока в базовой обмотке этого трансформатора 26, конденсатор 24 через резистор 23 и внутреннее сопротивление источника начинает перезаряжаться, на резисторе 23 возникает напряжение, открьшающее транзистор 22. Происходит блокинг-процесс, в результате которого насьщается сердечник импульсного трансформатора 26, ток в коллекторной ,цепи перестает нарастать. Ток заряда конденсатора 24 начинает снижаться, что приводит к уменьшению напряжения на резисторе 23, и к началу закрывания транзистора 22 уменьшается ток в коллекторной обмотке. Происходит обратный, блокинг-процесс,в результате которого конденсатор 24 быстро перезаряжается через базовую обмотку трансформатора 26 и через диод 25, транзистор 22 закрывается. Диод 27 препятствует возникновению, на коллекторе транзистора 22 высокого обратного напряжения, разряжая коллекторную обмотку трансформатора 26. Введение в схему диода 25 резко уменьшает скважность генерации импульсов за счет снижения остаточно- го напряжения на конденсаторе 24, стабилизирует частоту генерируемых импульсов. Резистор 28 ограничивает, ток управляющего электрода тиристорного ключа. На фиг.1 показан тиристорный ключ в ввде симметричного тиристора (симистора) . Возможно также применение обычных тиристоров в этом случае импульсный трансформатор 26 должен, содержать двевыходные обмотки (как это сделано в известном устройстве).

S1181085«

При многоканальном исполнении ре- диодов 12 выбирается равным количест гулятора мощности повторяются лишь ву каналов регулирования. Резистор 20 блоки Аи 1,количестворазделительных : ограничивает ток транзистора 11 .

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий тиристорный ключ, включенный между входным и выходным выводами, блок питания, выполненньй в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к входным вьгоодам, а вторичная - к вьшодам переменного тока первого выпрямительного моста, к выводам постоянного тока которого подключен фильтр, последовательно соединенные формирователь разрядных импульсов, генератор пилообразного напряжения, содержащий конденсатор, сравнивающее устройство на транзисторном ключе, к базе которого через резистор подключен вывод дпя подключения сигнала управления, а эмиттерколлекторная цепь которого через первичную обмотку импульсного трансформатора связана с выходом фильтра блока питания, при этом формирователь разрядных импульсов выполнен в виде двух последовательно соединенных инвертирующих усилителей и разделительного диода,, вход первого инвертирующего усилителя подключен к выводам выпрямительного моста, формирующим однополярное напряжение, выводы питания первого инвертирующего усилителя соединены с выходом фильтра блока питания, кроме того,первичная обмотка импульсного трансформатора зашунтирована диодом во встречном направлении, а вторичная обмотка подключена в- цепь управления тиристорами, отличающийся тем, что, с целью.упрощения и повьшения точности, в блок питания введен второй выпрямитель, выводы постоянного то.ка которого включены согласно последовательно с выводами постоян(Л ного тока первого вьшрямителя, импульсный трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, база-эмиттерный переход транзисторного ключа зашунтирован в обратном направлении введенным ускоряющим диодом, при этом конденсатор генератора пило00 X) образного напряжения образует последовательную цепь с дополнительной обмоткой импульсного трансформатора, включенную между базой к эмиттером транзисторного ключа, выел воды питания второго инвертирующего усилителя соединены с крайними выводами цепи из последовательно соединенных выводов постоянного тока первого и второго выпрямителей, база транзисторного ключа через разделительный диод соединена с выходом второго инвертирующего усилителя.