Устройство для регулирования фазы импульса управления статическим преобразователем Советский патент 1990 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах фазового управления и регулирования различных электроустановок, вентильных преобразователей, электро- двигателе й, преобразователей электроэнергии в другие виды энергии, например, в тепло, свет.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования фазы угла управления и повышение точности путем устранения влияния колебаний напряжения на фазу импульса управления.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - то же, с трансформатором на входе; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит первый диод 1, катодом подключенный через первый резистор 2 к одному выводу первого переменного резистора 3, другой вывод которого подключен к одному выводу первого конденсатора 4 и эмиттеру первого однопереходного транзистора 5, первая база которого подключена через первичную обмотку 6 первого импульсного трансформатора 7 к другому выводу первого конденсатора, а вторая база через второй резистор 8 - к катоду первого диода, подключенного через третий резистор 9, второй диод 10 и пороговый элемент 11 к аноду первого тиристора 12, катоду третьего диода

13и одним выводом первичной обмотки

14второго импульсного трансформатора 15 и второго кондзнсатора 16,.другой вывод которого подключен к катоду второго тиристора, другому выводу первого конденсатора 4, одному выводу третьего конденсатора 17, другой выел о

0 м

вод которого подключен к эмиттеру второго эднопереходного транзистора 18 и аноду третьего-диода непосредственно, а к катоду первого тиристора через последовательно включенные второй переменный резистор 19 и четвертый резистор 20, другой вывод второго импульсного трансформатора подключен к аноду второго тиристора, управляю- щий электрод и катод которого подключены соответственно через пятый 21 и шестой 22 резисторы к первой базе второго однопереходного резистора, вторая база которого через седьмой резистор 23 подключена к катоду первого тиристора, управляющий переход которого через четвертый диод 24 и восьмой резистор 25 подключен к вторичной обмотке 26 первого импульсного трансформатора.

Отличия устройства на фиг,2 в том, что третий резистор 9 одним выводом подключен не к катоду первого диода, а к одног гу выводу вторичной обмотки трансформатора 27, другой вывод которой подключен к другому выводу второго кондеьсатора, одному выводу третьего конденсатора и катоду второго тиристорг 28, не связанных с другим выводом первого конденсатора, а первичная обмотка трансформатора 27 подключена к сетевому напряжению.

Введение трансформатора позволяет согласовать напряжение на входе порогового элемента с сетевым напряжением снизить потери в схеме и полностью гальванически развязать элементы, регулирующие фазу импульса с напряжением сети,

Устройство работает следующим об разом.

К аноду первого диода 1 и другому выводу первого конденсатора 4 подводится сетевое напряжение промышленной частоты. Первьй конденсатор 4 заряжается от положительной полуволны напряжения .

Разряд первого конденсатора А через первый импульсный трансформатор 7 на управляющий переход первого ти ристора 12 происходит на спаде положительной полуволны сетевого напряжения. Для точной установки этого момента и его корректировки предназначен первый переменный резистор 3, ко- торый не чспользуется при регулировке фазы импульса с выхода второго импульсного трансформатора 15, а однажч

,-

, JQ jj20

25 ., ,- 5540

45

50

ды настроенный остается в фиксированном положении. Второй конденсатор 16 заряжается от положительной полуволны сетевого напряжения через третий резистор 9 и пороговый элемент 11. Включение первого тиристора 12 происходит после того, как напряжение на входе станет меньше напряжения на втором конденсаторе 16, при этом второй диод 10 заперт.

При включении первого тиристора 12 сигналом с выхода первого импульсного трансформатора 7 начинается разряд второго конденсатора 16 на третий конденсатор 17. При этом напряжение на втором конденсаторе 16 понижается, а на третьем 17 повышается. Однопе- реходный транзистор 18 сравнивает напряжение на этих конденсаторах и по результату сравнения формирует сигнал управления вторым тиристором путем переключения эмиттерного перехода. Второй и третий конденсаторы, разряжаясь через второй тиристор на второй импульсный трансформатор, формируют на его выходе сигнал, фаза которого линейно зависит от величины сопротивления в цепи перезаряда второго конденсатора 16 на третий 17. В процессе заряда третьего конденсатора 17 исключается подпитка от сети, так как на оставшемся участке положительной полуволны сетевого напряжения после переключения первого транзистора 5 и включения первого тиристора 12 диод 10 уже заперт. После снижения напряжения на втором конденсаторе 16 запертым остается пороговый элемент 11, так как на спаде синусоиды напряжение ниже его порога и недостаточно для его переключения.

I

Линейность зависимости момента переключения второго транзистора 18, а следовательно, и фазы выходного импульса от величины резисторов 20 и 19 легко вывести из формул, описывающих процесс разряда одной емкости на другую через резистор.

Напряжение на третьем конденсаторе

„..-.„.(, -.-).

где U - напряжение на втором конденсаторе 16 в момент переключения первого тиристора 12 С4иС3 - соответственно емкости второго и третьего конденсаторов;

51561

t - время от начала разряда

второго конденсатора 16 на третий конденсатор 17,

О коэффициент,

г .

R - величина сопротивления последовательно включенных второго переменного резистора 19 и четвертого резисто- ра 20.

Отношение напряжений на втором и третьем конденсаторах, которое сравнивает второй транзистор, можно представить как

-W Ucz Ki + e

U,

-rjr- i у

WK,-§i

Обозначив постоянную величину , равную коэффициенту переда тока однопереходного транзистору 18 через К,, т.е.

-8t v К + е

К2 ™ге-)

можно получить зависимость времени переключения (формирования выходног импульса) от величины регулирующего сопротивления в виде

1пК

t - -р

К + К г

Т

где К

„ Ј С г + Ci InK Из выражении 0 -- и t -у-

RC э- Сг

6

видно, во сколько раз уменьшится R,

ВО СТОЛЬКО увеЛИЧИТСЯ д И ВО СТОЛЬКО

раз уменьшится время t и наоборот.

t - - г г „ с са + с,

пусть С

InjC

с,-с,,

тогда t CR, где С const.

На фиг.З представлены графики напряжений сети Uc, напряжения переклю- 50 чения порогового элемента Uoe. , напряжения на втором и третьем конденсаторах UCi и UCi и момента формирования выходного импульса i 8b№ .

В момент tt переключается пороге- 55 вый элемент 11 и начинается заряд второго конденсатора, в момент ta на- пряжение на втором конденсаторе становится равным напряжению сети.

о10

15

и

20

25

30

35

K -

О IQ

45

5055Ь7

Ток заряда падает до нуля, запираются пороговый элемент и диод 10. В момент спада входного напряжения ниже порогового напряжения Uno., синусоида формирует сигнал управления первым тиристором, включаются первый однопереходный транзистор 5 и первый тирисч ор 12 и с этого момента в течение оставшегося участка положительной полуволны сетевого напряжения всего времени наличия отрицательной полуволны и части новой положительной до момента достижения ею значения Une. диод 10 и пороговый элемент 11 заперты, В течение этого времени в любой момент в зависимости от величины второго переменного резистора 19 может быть сформирован сигнал на выходе второго импульсного трансформатора 15. Для включения полупроводникового элемента в нуле синусоиды необходимо подать импульс управления с упреждением, т.е. до перехода синусоиды через нуль. Устройство обеспечивает решение этой задачи, кроме того, во всем диапазоне регулирования регулировочная характеристика остается линейной независимо от колебания напряжения сети. i

Формирование импульса первым одно- переходным транзистором также не зависит от изменения сетевого напряжения. Устройство обеспечивает слежение за напряжением в одну полуволну сетевого напряжения и формирование импульсов в последующую.

Формула изобретения

Устройство для регулирования фазы импульса управления статическим преобразователем, содержащее первый диод, анод которого предназначен для подключения к одному полюсу сетевого напряжения, катод которого через первый резистор и первый переменный резистор связан с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого через первичную обмотку первого трансформатора соединен с первой базой первого однопереходного транзистора и предназначен для подключения к другому полюсу сетевого напряжения, второй резистор, первый вывод которого соединен с катодом первого диода, а второй с второй базой первого одно- переходного транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом первого конденсатора, второй диод, включенный последовательно с третьим резистором и вторичной обмоткой первого трансформатора, третий, четвертый и пятый диодь, четвертый и пятый резисторы, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения точности путем устранения влияния амплитуды се- тевого напряжения на фазу выходного импульса, введены шестой, седьмой и восьмой резисторы, первый и второй тиристоры, второй трансформатор, второй однопереходный транзистор, второй и третий конденсаторы1 и пороговый элемент, включенный последовательно с третьим диодом и четвертым резистором, один вывод которого предназначен для подключения к одному полюсу сетевого напряжения, а другой связан с катодом четвертого диода и анодом первого тиристора, к управляющему переходу которого через третий резистор и второй диод подключена вторичная обмотка первого трансформатора, за- шунтированная пятым диодом, катод ти

5

0

ристора через пятый резистор соединен с второй базой второго однопереходно- го транзистора, а через последовй- тельно соединенные шестой резистор и второй переменный резистор - с анодом четвертого диода, эмиттером второго однопереходного транзистора и первым выходом второго конденсатора, второй вывод которого предназначен для подключения к другому полюсу сетевого напряжения, и соединен с первым выводом третьего конденсатора, катодом второго тиристора и первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого соединен с первой базой второго однопереходного транзистора и первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого соединен с управляющим электродом второго тиристора, анод которого через первичную обмотку второго трансформатора, выводы вторичной обмотки которого используются в качестве выхода устройства, соединен с анодом первого тиристора и вторым выводом третьего конденсатора.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при проектировании схем для управления вентильными преобразователями. Целью изобретения является повышение точности работы и расширение диапазона регулирования. Цель изобретения достигается тем, что на вход релаксационного генератора, выполненного на однопереходном транзисторе 5, подается нестабилизированное сетевое напряжение, кроме того, введен второй релаксационный генератор на однопереходном транзисторе 18, запуск которого осуществляется с помощью тиристора 12, на управляющий переход которого подается импульс с первого релаксационного генератора. 3 ил.

фиг. /

V сети

Смяа

г fax

Фиг.2