Устройство для управления тиристором Советский патент 1988 года по МПК H02M1/08 

со

00

ел ю

о со

Изобретение относится к преобразовательной технике и позволяет ,; увеличить точность регулирования выходного напряжения. Устройство работает в два такта. В первом такте интегрируется управляющее напряжение,, во втором такте, соответствующем рабочему для тиристора полупериоду напряжения сети, интегрируется сумма управляющего и опорного напряжений. ИмпулЬс управления формируется во ;втором такте с момента достижения ВЫХОДНЫМ напряжением интегратора 1 уровня переключения порогового элемента 13. В конце каждого второго такта осуществляются разряд конден-, сатора 3 интегратора 1 и, следовательно, установка интегратора 1 в исходное состояние. Угол включения тиристора при зтом регулируется от 180 эл.град, при нулевом управляющем сигнале до О при максимальном управляющем сигнале. 3 ил. л

Изобретение относится к преобразовательной и предназначено для использования в тиристорных схемах различного назначения.

Цель изобретения - уменьшение зоны нечувствительности и увеличение i Точности регулирования выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена функцио- нальная схема устройства для управления тиристором; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - зависимость угла включения тиристора от величины нап- ряжения управления.

Устройство (фиг. 1) содержит интегратор 1, выполненньм в виде операционного усилителя 2 с конденсатором 3 в цепи обратной связи, источник 4 опорного напряжения, выход которого через управляемьш ключ 5 и резис- .тор 6 соединен с входом операционно-V го усилителя 2, источник 7 управляющего напряжения, выход которого через резистор 8 также.соединен с входом усилителя 2, управляемый, ключ 9, подключенный параллельно конденсатору 3, последовательно соединенные исто.ч- ник 10 синхронизирующего напряжения, формирователь 11 импульсов при положительном значении синхронизирующего напряжения и формирователь 12 коротких импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключа 9, а управляющий вход ключа 5 соединен с выходом формирователя 11, выход операционного усилителя 2 соединен с входом порогового элемента 13, последовательно соединенного с блоком 14 согласования, выход которого предназначен для соединения с управляющим злектродом тирястора.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение V источника синхронизиругоп(его сигнала 10, пропорциональное напряжению фазы питающей электрической сети, поступает на вход формирователя 11. На его выходе при этом формируется последова тельность прямоугольных импульсов

-

О при V 10 г и (О V, t Т/2) Iv,, при V, 7 О (Т/2 t.O

const - напряжение, соот

ветствующее уровню логической 1.

с

10 15

20 25 30 , д

с

0

5

Различные уровни выходного напряжения формирователя 11 соответствуют двум тактам работы устройства. Б первом такте - при V,,, 0 (U t Т/2) напряжение V ,, 0. во втором такте, который соответствует рабочему полупериоду переменного напряжения для тиристора, V - О (Т/2 t Т) и V,. V,,.

Выходное напряжение V, формирователя 11 управляет ключом 5. При V 0 (и t Т/2) ключ 5 разомкнут, а при V У„„ зам1::нут.

Напряжение V,, с выхода формирователя 11 поступает на вход формирователя импульсов 12, на вькоде . рого в моменты, соответствующие отрицательным фронтам импульсов V , т.е. в конце каждого рабочего полупериода (второго такта), формируются короткие импульсы сброса V, , которые управляют ключом 9. При отсутствии импульса на входе управляемого ключа 9 он разомкнут, а при действии импульса сброса V,, он замыкается и проводит установку интегратора 1 в исходное состояние.

В исходный момент, в начале первого такта при t U выходное напряжение интегратора 1 V 0. В первом такте при О t Т/2 вьгходное напряжение формирователя 11 V О управляемый ключ 5 разомкнут. На входе интегратора 1 действует только управляющее напряжение V. При допущении VT const выходное напряжение интегратора 1 изменяется по линейному закону

ь

V, -К, 5 -K,V,t,

о :t Т/2,

где К, - коэффициент- передачи интегратора. 1.

Во втором такте при Т/2 t Т выходное напряжение формирователя 11 V , 11Ал управляемый ключ 5 замкнут. При этом, на входе интегратора 1 действуют одновременно сигналы с выходов источников управл у1ющего напряжения 7 и опорного напряжения 4, имеющие одинаковую полярность. При равных коэффициентах передачи интегратора 1 по обоим каналам его выходное напряжение изменяется в соответствии с выра сением

v -k, v,dr.- К , 5 di

0 r/7

,+ Vnt- V/JV2J

T/2 t с Т5

Сигнал V с выкода интегратора 1 поступает на вход порогового элемента 13, выходное напряжение которого при V i V f, равно О, а при V-i 7/ V, принимает значение, соответствующее уровню логической единицы. V V „д,- Переключение порогового элемента 13 происходит в момент времени t t

о

при достижении выходным напряжением

интегратора 1 уровня переключения порогового элемента V, т.е. при

- KjV.t + - VH (1)

Таким образом, в момент t t формируется передний фронт импульса управления тиристором. В течение времени t t Т на выходе порогового элемента 13 действует сигнал, имеющий уровень логической -единицы, ко- торьй усиливается по, мощности блоком согласования импульсов 14 до .уровня, необходимого для включения тиристора.

При t Т на- управляющий вход

ключа 9 поступает импульс с выхода формирователя импульсов 12, Ключ 9 .замыкается, и конденсатор 3 разряжается. Таким образом, осуществляется установка интегратора 1 в исходное состояние V 0. Далее процесс повторяется каждый период.

Для определения статической ха- р ктеристики устройства выразим из

(1) значение t и получим

to

-1Уи/К, + TU4/2 VT.+ V,

Угол включения тиристора опреде- 45 лим по формуле

с 2 fr/T(to - Т/2)

Ж-2Уп/К,Т - V7)

VT + V,

Если принять -2Vn/K,T V

пределы изменения входного управляющего сигнала V, считать равным V,

- U; V,; V и ввести пе- переменную - относительное значение управляющего напряжения

Vi/v-,„«,, ,

то выражение (2) для угла включения тиристора примет вид

10

d F(1 - V )/(1

vp.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для управления тиристором угол включения регулируется в пределах от а( 1Г при V О до О при V 1.

При V О в течение первого такта при iT/2 выходное напряжение интегратора 1 остается постоянным и равным 0. Во втором такте при J/2 t выходное напряжение интегратора 1 изменяется по линейному закону со скоростью, пропорциональной опорному напряжению V , т.е.

V, -K,V4(t - Т/2)

а ре-м я, ра.

30

ая35 в

40

- 45

)

50

3) 55

ю,

и при t т в соответствии с условием (3) достигает значения V V. Следовательно, при нулевом управляющем напряжении импульс управления тиристором формируется в момент окончания рабочего полупериода, что свидетельствует об отсутствии в устройстве зоны нечувствительности.

При максимальном управляющем напряжении V в первом такте выходной сигнал интегратора 1 линейно изменя- ется в соответствии с выражением

V, -К ,V t .

и при t т/2 с учетом условия (3) он достигает уровня переключения порогового элемента 13 V V. Следовательно, при максимальном управляющем напряжении передний фронт импульса управления формируется при t Т/2 и угол включения о О, т.е. максимальному управляющему напряжению соответствует полное включение тиристора.

Таким образом, введение в устройство для управления тиристором, указанных элементов, позволяет увеличить точность регулирования выходного напряжения за счет увеличения крутизны нарастания напряжения интегриро51

оания, а также уменьшить зону нечув- стрнтельности.

Испол1 зование устройства для управления тиристором в различных схемах вентильных преобразователей, например, управляемых выпрямителях, позволяет улучшить их технические характеристики.

Формула и 3 о б р е т е и и я

Устройство для управления тиристором, содержащее интегратор, выполненный в виде операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи, источник управляющего напряжения, выход которого через первый резистор подключен к входу операцион ного усилителя, подключенный параллельно конденсатору первьй управляемый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя коротких импульсов, источник синхронизирующего напряжения и последователь но соединенные пороговый элемент и

фиг. 2

10

852036

блок согласования, причем вход порогового элемента подктпочен к выходу операционного усилителя, а выход блока согласования предназначен для подключения к управляющему электроду тиристора, отличающее- с я тем, что, с целью уменьшения зоны нечувствительности и увеличения точности регулирования выходного напряжения, введены формирователь импульсов при положительном значении синхронизирующего напряжения, источник опорного напряжения, второй уп-. равляемьш ключ и второй резистор, причем выход источника опорного напряжения через второй управляемьй ключ и второй резистор подключе н к входу операционного усилителя, вход формирователя импульсов при положительном значении синхронизирующего напряжения соединен с выходом источ- ника синхронизирующего напряжения, а выход - с управляющим входом вто- 25 рого управляемого ключа и входом фор- ;мирователя коротких импульсов.

15

20

to т

О OJ о, Qif OJ5 Of 0,3 1p

Фие.З