Устройство для сеточного управления ионными преобразователями Советский патент 1962 года по МПК H02M1/04 

В СВЯЗИ с широким распространением регулируемых ионных преобразователей в большой степени возрастают требования к быстродействию, точности и стабильности работы систем сеточного управления.

Между тем известные безынерционные системы сеточногЪ управления обладают рядом недостатков, препятствуюш,их полному использованию возможностей ионных преобразователей. К ним относятся: а) зависимость фазы сеточных пиков от величины и формы питающего напряжения сети переменного тока (дрейф фазы); б) асимметрия (разброс) углов сеточного регулирования в отдельных фазах, зависящая от величины и формы напряжения в различных фазах питающей сети; Б) сложность изготовления и настройки из-за наличия большого количества нестандартных элементов, к которым предъявляется требование в отношении идентичности характеристик.

Особенностью предложенного устройства для сеточного управления ионными преобразователями, обеспечивающего надежность работы, является применение в каждой фазе диодного генератора импульсов напряжения пилообразной формы, содержащего конденсатор, заряжающийся через сопротивление от источника постоянного напряжения, напряжение на котором с помощью отделяющих диодов сравнивается с синусоидальными напряжениями, вырабатываемыми обмотками синхронизирующих трансформаторов, таким образом, что нарастание пилообразного напряжения начинается в момент перехода синусоиды синхро«изирующего напряжения через нуль.

Достоинством предложенного устройства является то обстоятельство, что фазы сеточных ликов синхронизируются с сетью только точкой

№ 144896- 2 -

перехода напряжений фаз сетп через нуль и не зависят от величины и формы напряжений отдельных фаз питающей сети, чем достигаете симметрия сеточных пиков по фазам и предотвращается дрейф при ких колебаниях напряжения сети, а также при резкой асимметр личин фазныхнапряжений. В устройстве в цепи фазосмещения отсутствуют нелинейные элементы, к которым предъявляется требование

нощении идентичпости характеристик.

Симметрия сеточных пиков обеспечивается только идентичн величин одного сопротивления и одной емкости, устанавливаемых пн фазосмещения каждой фазы.

Стабильность фазы сеточных пиков зависит от постоянства в(личины общего для всех фаз постоянного напряжения (350 в), легко Ггабилизируемого с любой точностью.

Отсутствие в предложенном устройстве инерционных звеньев в цепи фазосдмещения и пикообразования обеспечивает практически его полную безынерционность. Диапазон изменения фазы сеточного пика практически неограничен (он может быть доведен до 300-330 эл. град.), приче.ч зависимость угла сдвига фазы от величины управляющего напряжения носит линейный характер. Сеточный пик имеет прямоугольную оорму с высокой крутизной переднего фронта и постоянной шириной в широком диапазоне изменения фазы.

На фиг. 1 изображена схема предложенного устройства в иестифазном варианте; на фиг. 2 - схема диодного генератора пилообразных импульсов (для одной фазы), используемого в устройстве; на фиг. 3 - кривые напряжений в указа нном генераторе; на фиг. 4 - схема щестифазного диодного генератора.

В Схему устройства входят цепи фазосмещения (в каждой (разе), выполненные каждая на диодном генераторе пилообразного напэяжения ДГПН и цепи пикообразования, собранные на полупроводниковых усилителях ПУ, сеточные трансформаторы Тр.сет.А, Тр. сет. В и Тр. сет. С, однофазные синхронизирующие трансформаторы Тр. син. А, Тр. син. В и Тр. син С. и общие для всех фаз источника питания и усилитель мощности на входе - эмиттерный повторитель ЭП.

Диодный генератор пилообразного напряжения, показанный на фиг. 2, для фазы а выполнен на диодах Д1 - Д и содержит кон;;енсатор С, заряжающийся через сопротивление R от источника стабильного напряжения Истаб 350 в. Зарядивщийся конденсатор С разряжается через обмоткуСинхронизирующего трансформатора Тр. син. С, сопротивление 1 и диод Д4. что обеспечивает пилообразную форму выходного напряжения.

Формы напряжений, действующих в схеме, изображены на 4 f/йз - напряжение на диоде Дз, представляющее собой отрезки соид Ufii , иei и 7с1 на вторичных обмотках синхронизиру ощих трансформаторов Тр. син. А, Тр. син. В, Тр. син. С и пил -снимаемое с конденсатора С выходное напряжение генератора.

Заряд конденсатора С начинается в момент, когда напря/кение синхронизирующего трансформатора Тр. син. Л проходит через нуль, и продолжается до тех пор, пока напряжение и„ил из конденсаторе не сравняется с напряжением U - на диоде Дз. Диоды Дз и Д4 при этом закрыты, и напрял :ение на конденсаторе -возрастает по экспоненте

-пил -

отрезок которой в рассматриваемый промежуток времени можно лать сколь угодно близким к прямой соответствующим подборо стоянной времени Т RC.

луооии веостьюв це|иг. 3. синуfl-e T

/I поВремя разряда конденсатора определяется величиной сопротивления 1, но не может быть менее времени спадания напряжения U. Для приведенной схемы суммарное время заряда и разряда составляет 300 эл. град., остальную же часть периода (60 эл. град.) напряжение на конденсаторе равно пулю, так как он в это время шунтируется двумя проводяндими диодами Дз и Д.

Таким образом, на выходе генератора получается пилообразное напряжение, строго сфазированное с точкой перехода фазы сети через нуль. Наклон переднего фронта «пилы зависит только от величины сопротивления R, емкости конденсатора С и постоянного напряжения и став Для того чтобы этот наклон совершенно не зависил от величины и формы напряжения синхронизируюш,их трансформаторов, достаточно выбрать амплитуду этого напрял ения в 2-3 раза большую максимального напряжения «пилы (Uпил-макс}На фиг. 4 приведена схема шестифазного генератора пилообразного напряжения, на выходе которого с шести конденсаторов С, имеюш,их обш;ую точку, снимаются шесть пилообразных напряжений, строго сфазированных с фазами сети. Начальные фазы пилообразных напряжений сдвинуты на 60 эл. град., а идентичность крутизны переднего фронта «пил при питании всех фаз от обшего источника напряжения стаб обеспечивается равенством сопротивлений R и емкостей конденсаторов С во всех фазах.

Выходные напряжения генератора пилообразного напряжения сравниваются с выходным напряжением эмиттерного повторителя ЭП, которое приложено между общими точками конденсаторов С и полупроводниковых усилителей ЯУ. Получаюш;иеся в результате сравнения широкие отпираюш,ие импульсы (шириной до 300 эл. град.) начальные фазы которых зависят от величины выходного напряжения эмиттерного повторителя, поступают на вход полупроводниковых усилителей. На выходе этих усилителей образуются прямоугольные импульсы, подаваемые на сетки вентилей через повышаюш,ие сеточные трансформаторы Тр. сет. А, Тр. сет. В, Тр. сет. С.

Крутизна пилообразного напряжения выбирается таким образом, чтобы обеспечить открытие триодов полупроводниковых усилителей (находяш;ихся нормально в закрытом состоянии) на первом градусе отпирающего импульса. Поэтому триоды работают в режиме переключения («открыт - «закрыт) и к ним не предъявляется никаких требований в отношении идентичности характеристик.

Взаимное влияние входных токов триодов через обшее сопротивление выхода эмиттерного повторителя исключается, так как управляющий триод эмиттерного повторителя принудительно поддерживает вследствие наличия 100% отрицательной обратной связи на выходном сопротивлении напряжение, зависящее только от управляющего сигнала.

Для ограничения Ширины сеточного пика на вход каждого полупроводникового усилителя -подается запирающий импульс в момент возникновения сеточного яика в одной из последующих фаз. Так как запирающий импульс подается из схемы пикообразования фазы, сдвинутой на 1/3 периода, ширина сеточного пика составляет 120 эл. град., а так как ширина запирающего импульса составляет также 120 эл. град., то для того, чтобы перекрыть широкий отпирающий сигнал, используются два запирающих импульса по 120 эл. град, из двух последовательных фаз, которые -подаются с перекрытием так, что ширина суммарного запирающего импульса составляет 180 эл. град.

XL 144896

№ 144896- 4 -

Сеточные трансформаторы повышают амплитуду лика до «гобходимой величины и могут быть выполнены по одному на две прэтивоположные фазы, как это показано на фиг. 1, или по одному на клждую фазу.

Предмет изобретения

Устройство для сеточного управления ионными преобразователями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в каждой его фазе применен диодный генератор импульсов наг ряжения пилообразной формы, содержащий конденсатор, заряжаю лщйся через сопротивление от источника постоянного напряжения, наг ряжение на котором с помощ,ью отделяющих диодов сравнивается с синусоидальными напряжениями, вырабатываемыми обмотками синхронизирующих трансформаторов таким образом, что нарастание пилозбразного напряжения начинается в момент перехода синусоиды синхронизирующего напряжения через нуль.

Фаза а

7/3 сет. А

Фаза а

шг

-I ФМЙГ

-Вход

4 А i

VcmaS

В

L-e

//7 седа В

Тр. син Д

Vasa С

11

ТР

Тр шн В

(Раза С

Тр. син С

Тр. сет. С

Фиг. I