Способ стабилизации среднего значения тока активной нагрузки однофазного однотактного тиристорного выпрямителя с интегратором Советский патент 1988 года по МПК G05F1/10 

со

00

СП tc

4i

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабили за- ции среднего значения выпрямленного тока, протекающего в активной нагрузке.

Целью изобретения является улучшение качества стабилизации тока при изменении сопротивления нагрузки.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы напряжений и токов, где а - входное напряжение (Uex) преобразователя; б -

1нср

UK Ти Ктр

TRH

Ь Ти КдКтр

т-

(4)

т.е. ток не зависит от величины и формы периодического перемещенного питающего напряжения и сопротивления нагрузки.

Для осуществления способа необходимо произвести следующие операции.

Интегрируют входное переменное напрянапряжение на выходе интегратора (контро- Ю жение в интервале времени закрытого лируемое напряжение) UK, представляющеесостояния тиристора (от О до п+а). Результатом интегрирования является некоторое контролируемое напряжение UK.

Пропускают через нагрузку эталонный ток. Преобразуют последний в постоянное

собой интеграл от напряжения, приложенного к тиристору, начиная с момента его выключения, и равное нулю в течение интервала времени включенного состояния тирис- ., , .,-

тора а также управляющее напряжение, напряжение и используют его в качестве равное Uynp 1эК„, где I,- эталонный по- управляющего напряжения Uynp. Сравнивают стоянный ток протекающий в цепи нагрузкиконтролируемое напряжение UK, полученное

в течение непроводящей части проводящего в процессе интегрирования, с напряжением, полупериода тиристора, RH - сопротивле-полученным на нагрузке в результате проние нагрузки- в - ток управления тиристо- 20 Ускания через нагрузку эталонного тока. По ром iynp- г - напряжение (ток) на нагруз- сигналу управляющего импульса производят ке (RH); на фиг. 2 - пример принци-включение тиристора. В интервале времени

пиальной схемы устройства, реализующего между моментом включения тиристора и способ стабилизации тока.моментом его выключения сбрасывают до

Теоретическая основа способа стабилиза- «уля контролируемое напряжение. В момент ции тока при питании выпрямителя от одно- 25 перехода входного напряжения через нуль фазной сети переменного тока, симметрич- происходит выключение тиристора, ной относительно моментов изменения полярности напряжения и его работе на активную нагрузку состоит в следующем: вольт- секундный интеграл напряжения на нагруз- эг, управления состоящий из интегратора 2, ке равен разности абсолютных величин двух компаратора 3, усилителя-формирователя 4, вольтсекундных интегралов напряжений, приложенных к тиристору в обратном и прямом направлениях, и равен среднему значению напряжения на нагрузке (Uncp), умноженному на период (Т) переменного напряже- .,, ния сети, и равен контролируемому напряУстройство (фиг. 2) для стабилизации среднего значения тока содержит однофазный тиристорный выпрямитель 1 с блоком

жению (UK), умноженному на постоянную времени (Тп) интегратора:

f U(t) U(t)ct h |riJ(t)ct I

m.«n

UHCP. T UK-TH-KTP(1)

где Ктр - коэффициент трансформации трансформатора. Среднее значение тока нагрузки

,UHCP

(2)

Контролируемое напряжение в момент включения тиристора равно управляющему напряжению

делителя 5 выходного напряжения, порогового элемента 6, стабилизатора 7 эталонного тока и источника 8 питания схемы управления.

Интегратор может быть выполнен на операционном усилителе с интегрирующим конденсатором 9 и разрядным транзистором 10 и служит для интегрирования переменного напряжения в интервале времени от нуля до i-{-а (фиг. 16). Вход интегра40 тора подключен через понижающий трансформатор 11 к входным клеммам устройства, т.е. к питающему напряжению, а выход - к первому входу компаратора напряжения, выполненного, например, на микросхемах. Выход компаратора через уси45 литель-формирователь, состоящий из дифференцирующей цепочки 12, транзистора усилительного каскада с трансформаторным выходом, подключен к управляющему электроду тиристора 1.

Второй вход компаратора через делитель

50 напряжения подключен к нагрузке 13. Для установки интегратора в нулевое положение затвор разрядного транзистора 10 через пороговый элемент 6, состоящий из стабилитрона и резистора, соединен с делителем 5 выходного напряжения.

Uynp .

g J

(3)

где Kg - коэффициент деления делителя выходного напряжения. Если пренебречь изменением величины среднего тока нагрузки, вызванной протеканием через нее эталонного тока, то из (1) -(3) следует, что

UK Ти Ктр

TRH

Ь Ти КдКтр

т-

(4)

т.е. ток не зависит от величины и формы периодического перемещенного питающего напряжения и сопротивления нагрузки.

Для осуществления способа необходимо произвести следующие операции.

Интегрируют входное переменное напря«уля контролируемое напряжение. В момент перехода входного напряжения через нуль происходит выключение тиристора, управления состоящий из интегратора 2, компаратора 3, усилителя-формирователя 4,

Устройство (фиг. 2) для стабилизации среднего значения тока содержит однофазный тиристорный выпрямитель 1 с блоком

«уля контролируемое напряжение. В момент перехода входного напряжения через нуль происходит выключение тиристора, управления состоящий из интегратора 2, компаратора 3, усилителя-формирователя 4,

делителя 5 выходного напряжения, порогового элемента 6, стабилизатора 7 эталонного тока и источника 8 питания схемы управления.

Интегратор может быть выполнен на операционном усилителе с интегрирующим конденсатором 9 и разрядным транзистором 10 и служит для интегрирования переменного напряжения в интервале времени от нуля до i-{-а (фиг. 16). Вход интегратора подключен через понижающий трансформатор 11 к входным клеммам устройства, т.е. к питающему напряжению, а выход - к первому входу компаратора напряжения, выполненного, например, на микросхемах. Выход компаратора через усилитель-формирователь, состоящий из дифференцирующей цепочки 12, транзистора усилительного каскада с трансформаторным выходом, подключен к управляющему электроду тиристора 1.

Второй вход компаратора через делитель

напряжения подключен к нагрузке 13. Для установки интегратора в нулевое положение затвор разрядного транзистора 10 через пороговый элемент 6, состоящий из стабилитрона и резистора, соединен с делителем 5 выходного напряжения.

Источник 8 питания схемы управления может быть выполнен на трансформаторе и мостовом выпрямителе с фильтром. Для

ограничения выходного напряжения делителя, а также для повышения КПД схемы управления выведен второй выход делителя выходного напряжения, который через диод 14 подключен к выходу источника питания схемы управления.

Транзисторный параметрический стабилизатор эталонного тока подключен параллельно тиристору 1 и служит для пропускания через сопротивление нагрузки эталонного тока в интервал времени от И до Jt+a.

Устройство стабилизации среднего значения тока в активной нагрузке работает следующим образом.

10

ное для срабатывания порогового элемента 6 и отпирания транзистора 10 интегратора.

Напряжение на выходе интегратора 2 становится равным нулю вплоть до момента выключения тиристора 1. При дальнейшем увеличении выходного напряжения отпирается диод 14 и конденсатор фильтра источника питания схемы управления начинает подзаряжаться током делителя 5. Потребление энергии от трансформатора 11 снижается, а напряжение на выходе делителя 5 ограничивается.

При изменении сопротивления нагрузки (например, при уменьшении) управляюш.ее

напряжение Uynp уменьшается, и момент

На вход устройства подается перемен- . сравнения контролируемого напряжения с уп- ..- I п равляюшим происходит позже, длительность

включенного состояния тиристора 1 уменьшается, а среднее значение тока нагрузки остается прежним. Изменение входного напряжения также приводит к изменению 20 длительности включенного состояния тирисное напряжение (фиг. 1,а). В интервал времени, когда тиристор выпрямителя находится под обратным напряжением, а ток нагрузки равен нулю, интегратор осуществляет интегрирование переменного напряжения.

В момент появления положительного напряжения на тиристоре через нагрузку начинает протекать эталонный ток, значительно меньший тока нагрузки. При протекании через нагрузку эталонного тока Ь на 25 нагрузке образуется управляющее напряжение, которое ослабляется делителем напряжения в Кд раз и подается на второй вход компаратора, причем в любом случае это напряжение чуть меньше напряжения срабатывания порогового элемента б. В момент равенства контролируемого напряжения (напряжение интегратора UK) с напряжением делителя Уд (фиг. 1б),(иупр-Кд) на выходе компаратора появляется отрицательное наг

тора 1 и не влияет на величину среднего значения выпрямленного тока.

Формула изобретения

Способ стабилизации среднего значения тока активной нагрузки однофазного одногактного тиристорного выпрямителя с интегратором, заключающийся в интегрировании в течение интервала закрытого состоя- 00 ния тиристора приложенного к нему переменного напряжения с помощью интегратора, сравнении напряжения, полученного в результате интегрирования с управляющим напряжением, включении тиристора в момент их равенства и восстановлении нулевого

пряжение Uynp, которое формируется в узкий-. состояния интегратора, отличающийся тем,

импульс (фиг. 1в) с помощью дифферен-что, с целью улучшения качества стабицируюшей цепочки, усиливается усилите-лизации тока при изменении сопротивления

лем и подается на управляющий электроднагрузки, пропускают через сопротивление

тиристора. После включения тиристоранагрузки эталонный постоянный ток, и полу0

ное для срабатывания порогового элемента 6 и отпирания транзистора 10 интегратора.

Напряжение на выходе интегратора 2 становится равным нулю вплоть до момента выключения тиристора 1. При дальнейшем увеличении выходного напряжения отпирается диод 14 и конденсатор фильтра источника питания схемы управления начинает подзаряжаться током делителя 5. Потребление энергии от трансформатора 11 снижается, а напряжение на выходе делителя 5 ограничивается.

При изменении сопротивления нагрузки (например, при уменьшении) управляюш.ее

напряжение Uynp уменьшается, и момент

тора 1 и не влияет на величину среднего значения выпрямленного тока.

Формула изобретения

Способ стабилизации среднего значения тока активной нагрузки однофазного одногактного тиристорного выпрямителя с интегратором, заключающийся в интегрировании в течение интервала закрытого состоя- ния тиристора приложенного к нему переменного напряжения с помощью интегратора, сравнении напряжения, полученного в результате интегрирования с управляющим напряжением, включении тиристора в момент их равенства и восстановлении нулевого

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации среднего значения выпрямленного тока, протекающего в активной нагрузке однотактного тиристорного выпрямителя. Цель изобретения - повышение качества стабилизации тока при изменении сопротивления нагрузки. Производят интегрирование в течение времени закрытого состояния тиристора 1 приложенного к тиристору переменного напряжения, используют его в качестве контролируемого напряжения, сравнивают это напряжение с управляющим напряжением, пропускают через нагрузку 13 эталонный ток, составляющий доли процента от стабилизируемого тока нагрузки, и преобразуют его в постоянное напряжение, которое используют в качестве управляющего напряжения. 2 ил. I СО с

через нагрузку начинает протекать ток (фиг. 1г), который вызывает повышение напряжения на выходе делителя, достаточченное в результате этого напряжения на 40 нагрузке используют в качестве вышеуказанного управляющего напряжения.

4Й/г. /