Устройство для импульсно-фазового управления тиристором Советский патент 1989 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорами, например управляемого выпр1ямителя.

Целью изобретения является повышение точности формирования фазового угла путрм уменьшения погрешности от изменения частоты синхронизирующего напряжения.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 . - временные диаграммы его работы.

Устройство для импульсно-фазовогс управления тиристором содержит пер- вый интегратор 1, выполненный на операционном усилителе 2 с конденсатором 3 в цепи обратной связи,за- шунтированный ключом 4 сброса, и второй интегратор 5, выполненньш на операционном усилителе 6 с конденсатором 7 в хтепи обратной связи,зашун- тированным ключом 8 сброса. Первый вход интегратора 1 подключен к выходу источника 9,управляющего напряже- ния, а йторой вход интегратора 1 и вход интегратора 5 соответственно через yпpaвляe ый ключ 10 .и допол- нит.ельньй управляемьй ключ 11. подключены к выходу источника 12 опор- ного напряжения. Выход источника 13 синхронизирующего напряжения через формирователь 14 зоны разрешения работы подключен к управляющим входам ключей 10 и 11 и к входу форми- рователя 15 узких импульсов управления ключами -4 и 8 сброса интеграторов 1 и 5, выходы которых подключены к входам компаратора 16, выход которого подключен к одному входу элемента И 17, другой.вход которого подключен к выходу формирователя 14

Работа устройства поясняется диаграммами на фиг.2,

Напряжение источника 13 синхронизирующего напряжения, пропорциональное напряжению фазы питающей сети, поступает на вход формирователя 14 зоны разрешения работы На его выходе при этом фор1 ир5Уется последовательность прямоугольных импульсхзв

О при Ucx О, (О t Т/2)-,

и

14

t

и,4м при , ()iUs(t) -K5|U,dt ,

с

Q

5 0 5 О Q

5

Q

5

Где и const - напряжение, соответствующееуровню логической единицы.

Разные уровни выходного напряжения формирователя 14 соответствуют двум тактам работы устройства. В первом такте при ( Т/2) напряжение и, 0. Во втрром такте,соответствующем рабочему полупериоду синхронизирующего напряжения,Uс О, (), и„ и„л1.

Выходное напряжение формирователя 14 управляет ключ-ами 10 и 11 .При U,q. (1 управляемый ключ 10 разомкнут, при и 4 - и ,д д, он замкнут. Управляемый ключ 11, наоборот, при U 4 О замкнут, при и 14 U , д, разомкнут.

Напряжение и ,4 с выхода формиро- ,вателя 14 поступает на вход формирователя 15 узких импульсов, на выходе которого в моменты, соответствующие отрицательным фронтам импульсов и, , т.е. в конце каждого рабочего полупериода (второго такта), формируются короткие импульсы сброса и j-, управляюидае ключами 4 и 8.

В исходный момент в начале каждого первого такта при t О выходные напряжения интеграторов U (0) 1)5(0) 0. В первом такте при О - t Т/2 выходное напряжение формирователя импульсов при положительном значении напряжения U 14 О, управляе- Mbrii ключ 10 разомкнут, управляемый ключ 11 замкнут, выходное напряжение двухвходового логического элемента И 17 равно О, следовательно, формирования импульса управления тиристором не происходит. На входе интегратора 1 действует управляющее напряжение Uv,. Если Uv const, то выходное напряжение интегратора 1 изменяется по линейному закону t

U/t) -К, -K,U.,t , о

где К - коэффициент передачи интегратора 1 .

На входе интегратора 5 действует опорное напряжение от источника 12. Выходное напряжение интегратора 5 изменяется по линейному закону

t

3 -1467694

где Kj- - коэффициент передачи интегратора 5.

Выходные напряжения интеграторов 1 и 5 поступают на входы компаратора 16, При и и выходное напряжение компаратора U i(, О, при U 7 U 5 выходное напряжение компаратора 16 соответствует уровню логической единицы, т.е. и -(С и U W Так как в нор- д мальном режиме работы U , то при равных коэффициентах передачи интеграторов 1 и 5 (К К) в первом такте U, Uj и, следовательно, U 0.

, с выхода формиро Следовательно, на выход го элемента И 17 с моме до окончания второго та ся импульс управления т При t Т на управля ключей 4 и 8 сброса пос сы с формирователя 15 у сов. Ключи 4 и 8 замыка денсаторы 3 и 7 разряжа образом осуществляется теграторов 1 и 5 в исхо ние и, и 5 О, Далее

R конце такте при t Т/2 выходные 5 торяется период.

напряжения интеграторов 1 и 5 достигают значений соответственно

Для определения стат рактеристики устройства уравнение (4) вь1ражения сигналов интеграторов 1 ственно (2) и (3) и пол

(1)

иДТ/2) -К,и.,Т/2 - Uj(T/2) -K5U,T/2 .

Во втором такте при Т/2 t Т выходное напряжение формирователя 14 и ,, и ,4м При этом на первом входе элемента I-I 17 действует сигнал логической единицы, управляемый ключ 10 замкнут, а управляемый ключ 11 разомкнут. Следовательно, на входах ин- тегр-атора 1 действуют управляющие напряжение и ч, и опорное напряжение и,, ,i В результате во втором такте при Т/2 t 6 Т выходное напряжение интегратора 1 изменяется в соответствии с уравнением

U,(t) -K,U,t - К,и, (t-T/2). (2)

Управляемьм ключ 11 во втором такте разомкнут, поэтому на входе интегратора 5 сигнал отсутствует,Следовательно, выходное напряжение интегратора 5 во втором такте не изменяется и равно значению, достигнутому в момент времени t Т/2, т,е.

Uj(t) -K UoT/2 ,

(3)

, с выхода формироватепя 14, Следовательно, на выходе двухвходово- го элемента И 17 с момента времени до окончания второго такта формируется импульс управления тиристором. При t Т на управляющие входы ключей 4 и 8 сброса поступают импульсы с формирователя 15 узких импульсов. Ключи 4 и 8 замыкаются, и конденсаторы 3 и 7 разряжаются. Таким образом осуществляется установка интеграторов 1 и 5 в исходное состояние и, и 5 О, Далее процесс повторяется период.

торяется период.

Для определения статической характеристики устройства подставим в уравнение (4) вь1ражения для выходных сигналов интеграторов 1 и 5 соответственно (2) и (3) и получим

-K,,U,(to-T/2) -К5и„Т/2, (5)

Решив уравнение (5) относительно t и полагая К j, будем иметь.

UoT

и,+и,

Угол включения тиристора (фиг,2) определим по форьгуле

f с

1Г(.

г т

2UQ

и +и,

(tn - тг)

(6)

Если диапазон изменения управ- ляющего напряжения установить в пределах и V, и„ О до и V, „„№ Uo и ввести новую переменную - относительное значение управляющего напряжения

и Uo

то вьфажение (6) для угла включения тиристора примет вид

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности формирования фазового угла путем уменьшения погрешности от изменения частоты синхронизирующего напряжения. Работа устройства происходит в два такта.В первом такте, соответствующем нерабочему полупериоду синхронизирующего сигнала, первый интегратор 1 интегрирует напряжение источника управляющего напряжения 9, а второй интегратор 5 интегрирует напряжение источника опорного напряжения 12. Во втором рабочем полупериоде первый интегратор суммы опорного и управляющего напряжений и его выходной сигнал сравнивается, компаратором 16 с выходным напряжением второго интегратора 5, которое во втором такте остается постоянным. В момент равенст- :ва выходных сигналов первого 1 и второго 5 интеграторов происходит формирование импульса управления, который поступает на один вход элемента И 17, на другой вход которого подается сигнал формирователя зоны раз- рещения работы 14. В конце каждого рабочего полупериода осуществляется разряд конденсаторов 3 и 7 и установка обоих интеграторов в исходное состояние. Угол включения тиристора регулируется от 180 эл.град при нулевом управляющем сигнале до О при максимальном напряжении управления. 2 ил. с сл 4 о О5 со

Сигналы с выходов интеграторов 1 и 5 поступают на входы компаратора 16, который переключается в момент времени t. при

u,(t) UgCt)

(4)

При U,(t)7/ U(t) выходной сигнал компаратора 16 имеет значение логической единицы. Этот сигнал поступает на второй вход элемента И 17, на первом входе которого во втором такте всегда действует напряжение U

о(

1 - Цу 1 + Uv

(7)

Таким образом, в предлагаемом устройстве импульсно-фазового управления тиристором угол включения плавно регулируется в пределах от vT при и S, О до с/ О при и :/ 1 При этом, как следует из выражений (6) и (7), значение угла включения зависит только от управляющего Uy и опорного и о напряжений и не зависит от изменений частоты синхронизирующего напряжения. Следовательно, при любой частоте напряжеш1я сети угол включения тиристора при постоянном значении управляющего напряжения остается постоянным, т.е. достигается повышение точности формирования фазового угла управле 1ия тиристором.

Формула изобретения Устройство для импульсно-фазового управления тиристором, содержащее первый интегратор, вьшолненньш на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи, зашун- тированным ключом сброса, выход которого подключен к первому входу компаратора, первый вход - к выходу источника управляющего напряжения непосредственно, а второй - к выходу источника опорного напряжения через управляемый 1шюч, у1травляюЕ1Ий вход которого Бт-5еете с входом формирователя ySKHX импульсов управления 1ШЮЧОМ сброса подключен к выходу формирователя зоны разрешения рабоч.-и.

ты, вход которого подключен к выходу источника синхронизирующего напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности формирования фазового угла путем уменьшения погрешности от изменений частоты синхронизирующего напряжения, оно снабжено двухвходовым элементом

И, дополнительным управляемым ключом и вторым интегратором, выполненным аналогично первому, вход которого через дополнительный управляемый ключ подключен к выходу источника

опорного напряжения, а выход - к второму входу компаратора, выход к ото- рого подключен к одному входу элемента И, другой вход которого вместе с управляющим входом дополнительного управляемого ключа подключен к выходу формирователя зоны разрешения работы, причем управляющий вход ключа сброса дополнительного интегратора подключен к

выходу форг-шрователя узким импуль- сом управления.