Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H02M1/12 

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике и предназначено для борьбы с индустриальными радиопомехами от устройств, содержащих управляемые электронные переключатели, преимущественно тиристоры.

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритнык показателей и повышение эффективности подавления помех на частотах ниже радиовещательного диапазона.

На фиГо 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства по варианту 1; на фиг, 2 - структурная схема по варианту 2; на фиг. 3 и 4 - диаграммы токов и напряжений в характерных точках схем устройств по варианту 1„

Предлагаемые устройства содержат силовой тиристор 1, нагрузку 2, блок 3 управления (выполненный, например, в виде компаратора с эталонным источником ЭДС на одном из входов), формирователь 4 импульсов, регистр 5 сдвига, генератор 6 импул сов, транзистор 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, N дополнительных тиристоров 9.1-9.N (см. фиго 2), N дополнительных формирователей lO.l-lO.N импульсов, N резисторов 11.1-11.N. Каждый дополнительный тиристор 9 вместе с. соответствующим резистором 11 подключены параллельно силовому тиристору 1. Формирователи 4 и 10.1-10.N импульсов идентичны и служат для подачи управляющего напряжения на соответствующий тиристор в момент его отпирания. Блок 3 управления обеспечивает фазовый принцип управления устройством. В его функцию входит сравнение контролируемого параметра от первичного преобразователя (не показан) с эталонной величиной и формирование управляющего сигнала для отпирания силового тиристора 1.

Работа устройства по варианту 1 происходит следующим образом.

По сигналу от первичного преобразователя (например, от датчика напряжения) блок 3 управления периодически (с частотой питающей сети) вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на последовательный вход регистра 5. Начало этого сигнала сдвинуто относительно начала периода сетевого тока. С задержкой, определяемой генератором 6, соответствующий сигнал появляется последовательно на выходах 1-N регистра 5. С помощью ЦАП 8 он преобразуется в плавно нарастающее от нуля до максимума напряжение U,an 5 например, в форме параболы (см. фиг. З). Сформированный аналоговый сигнал с выхода иди 8 подается на транзистор 7, проводимость которого изменяется

пропорционально этому аналоговому сигналу (вплоть до насьщения транзистора 7). Поэтому сетевой ток 1 , потребляемый устройством в этот пе-- риод времени, также изменяется плавно от нуля до максимального значения, . определяемого суммарным сопротивлением Z нагрузки 2 и ZTP транзистора 7. При появлении сигнала на выходе N старшего разряда регистра 5, что соответствует максимальному значению выходного напряжения ЦАП 8, срабатывает формирователь 4 импульсов и отпирается силовой тиристор 1. Одновременно обнуляется

регистр 5 и напряжение на выходе ЦАП 8 уменьшается до нуля. Благодаря этому происходит перераспределе- I ние сетевого тока в параллельно включенных коммутирую щих элементах и

он начинает протекать по цепи силовой тиристор 1 - нагрузка 2.

Форма сетевого тока I;, в предлагаемом устройстве приведена на фиг. 3 Она характеризуется плавным нарастанием для каждого импульса сетевого тока на участке включения тиристора, Благодаря этому изменяется спектральная характеристика импульсов сетевого тока, которая, как известно, убывает обратно пропорционально частоте. Скорость убывания зависит от вида функции, описывающей фронт импульса, и может быть определена по разрывам производных этой функции:

S(}l.-J.,

где А - амплитуда импульса;

п - наименьший номер производной,

претерпевающей разрыв; i частота

В частности для начального участка фронта сетевого тока, описываемого квадратичной параболой, спектр им- пульсов сетевого тока, а следовательно , и уровень радиопомех в сети питания в данном устройстве будет убы.вать пропорционально |S(J) «---;

для кубической параболы - пропорционально |8(иЛ)| -iia- и ТоДо (где 1 и.И амплитуда сетевого тока в момент

коммутации силового тиристора 1)о Для сравнения следует указать, что известных устройствах спектр помех

определяется выражением I S(uJ)

IuJ

Вид функции, описывающей фронт импульсов сетевого тока, завис ит от формы выходного напряжения Uu,cin ДАЛ 8 длительность фронта этих импульсов зависит от числа N разрядов регистра 5 и частоты импульсов генератора 6„ Необходимая форма напряжения Уцсхп выбирается исходя из необходимого снижения уровня радиопомех в зщищаемом диапазоне и определяется схемным решением ЦАП 8.

Амплитуда выходного напряжения ЦАП 8 регулируется таким образом, чтобы максимальная проводимость транзистора 7 достигалась в момент появления сигнала на выходе N старшего разряда регистра 5. Благодаря этому обеспечивается минимум помех в преобразователе На фиг„ 3 приведена форма отклика измерителя радиопомех для предлагаемого устройства. Пунктирной линией показан отклик измерителя в момент включения силового тиристора в известных устройствах.

Устройство по варианту 2 (см. фиг. 2). работает следующим образом

Блок 3 управления периодически вырабатьшает управляющий сигнал, сдвинутый относительно начала периода сетевого тока Под действием импульсов с выхода генератора 6 на выходах 1-N+1 регистра 5 последовательно появляются сигналы, вызьшаю- щие. поочередное срабатьгоание соответствующих дополнительных формирователей импульсов lO.I-lOoN и сра- батьшание формирователя 4 импульсов. Благодаря этому обеспечивается последовательное включение дополнительных тиристоров 9ol-9.N и силового |тиристора 1 Сетевой ток Г, в этот период будет возрастать постепенно с дискретностью А. по амплитуде и - по времени (смо фиг, 4)« Подбором сопротивлений балластных резисторов ll.l-ll.N можно добиться равномерности приращения тока во времени. При этом единичный скачок тока в сети питания преобразователя

будет иметь амплитуду &1,

J. N+1

Интервал между приращениями сете вого тока может быть определен

5 из расчета , где Af, - поизи

5

лоса пропускания рецептора помех

Вид отклика измерителя ра- диопомех (иммитирующего при наладке Q реальные радиоустройства - рецепторы помех) для ступенчатого воздействия сетевого тока показан на фиг, Д сплошной линией. Пунктиром обозначен отклик измерителя при работе известных устройств.

Более точное значеиие подбирается при наладке регулировкой частоты на выходе генератора 6 по минимальному показанию измерителя радиопомех, подключенного в сеть питания устройства

Реакции, измерителя на каждый скачок сетевого тока одинаковы и имеют вид затухающей синусоиды при выпол5 нении УСЛОВИЯД ССР (для рецепЛ и М

тора помех можно считать каждый скачок тока в сети питания независимым, т.е. измеренный уровень помех не будет превьшать значений, характерных для единичного скачка).

Известно, что уровень радиопомех импульсных сигналов пропорционален амплитуде этих сигналов:

, 13(00), поэтому подключение N

дополнительных тиристоров в предлагаемом устройстве обеспечивает снижение уровня помех в сети питания устройств в (N+I) раз во всем час- 0 тотном диапазоне, включая диапазс ниже 10 кГц.

В связи с тем, что после включения силового тиристора 1 регистр 5 обнуляется, а падение напряжения на 5 силовом тиристоре 1 мало и недостаточно для удержания дополнительных тиристоров 9.1-9.Н в проводящем состоянии, все они отключаются до начала следующего периода сетевого тока. Общее число N дополнительных тиристоров определяется необходимым снижением уровня помех на нижней частоте контролируемого диапазона.

Формула изобретения

1. Регулируеъйлй тиристорный преобразователь переменного напряжения,

5125

содержащий силовой тиристор, включенный последовательно между входным и выходным выводами, блок управления и формирователь импульсов, выход которого соединён с управляющим выводом силового тиристора, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения эффективности подавления помех на частотах ниже радиовещательного диапазона, в него введены транзистор, генератор импульсов , цифроаналоговый преобразователь и регистр сдвига, выход старшего разряда которого соединен с входом формирователя импульсов и входом обнуления регистра сдвига, эмиттер и коллектор транзистора соединены с анодным и катодным выводами силового тиристора, а база - с выходом цифро- аналогового преобразователя, входы которого соединены с соответствукяци- ми выходами сдвигового регистра, последовательный вход сдвигового регистра соединен с выходом блока управления, а его синхровход - с выходом генера тора импульсов.

2. Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения, содержащий силовой тиристор, вклю- ченньй последовательно между входным

Т

Cpuff.Z

6

и выходным выводами, блок управления и формирователь импульсов, выход которого соединен с управляющим выводом силового тиристора, о т л и - чающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повьш1ения эффективности подав- ления помех на частотах ниже радиовещательного диапазона, в него вве- дены N дополнительных тиристоров и формирователей импульсов, выходы которых соединены с управляющими выводами дополнительных тиристоров, Ы резисторов, генератор импульсов и сдвиговый регистр, выход старшего разряда которого соединен с входом формирователя импульсов и входом обнуления сдвигового регистра, первые одноименные силовые выводы всех тиристоров объединены, второй силовой выв од каждого дополнительного тиристора через соответствующий резистор соединен с вторым силовым выводом силового тиристора, входы дополнительных формирователей импульсов соединены с соответствую)дими выходами сдвигового регистра, последовательный вход которого соединен с / выходом блока управления, а его

синхровход - с выходом генератора импульсов

Jc VfZrf,)

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для подключения нагрузочных злементов к источнику питания по заданному закону. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение эффективности подавления помех на частотах ниже радиовещательного диапазона. Силовой тиристор 1 открывают сигналом с выхода формирователя импульсов 4 и подключают нагрузку 2 к источнику питания. Перед включением силового тиристора 1 включают транзистор 7 плавно нарастакздим от нуля до максимума напряжением с выхода цифроанало- гового преобразователя 8. Проводи- , мость транзистора 7 изменяется пропорционально сигналу с выхода цифро- аналогового преобразователя от максимального значения до насьаг.ения тран- зи стора 7. Поэтому ток, потребляемый устройством, также изменяется плавно от нуля до максимального значения, при зтом изменяется спектральная характеристика импульсов сетевого тока, за счет чего достигается цель изобретения. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. (Л fkttt

Te ffffn)

X

ff ffan.

,

Составитель И. Головинова Редактор М. Дылын Техред О.Гортвай Корректор, м. Самборская

Заказ 4423/55 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного кo штeтa СССР

по делам изобретений и открытий 113035, МоскваS Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Проектная,

фае4