Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1992 года по МПК G05F1/14 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение преимущественно в составе электрических печей сопротивления или осветительных устройств, а также для вторичных источников электропитания.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг.1 показана принципиальная злектрическая схема регулируемого- преобразователя переменного напряжения в переменное; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Регулируемый преобразователь (фиг.1) содержит ключевой регулирующий элемент 1 в составе однофазного диодного выпрямительного моста 2, силового транзистора 3 и датчика 4 тока. Имеются еще нагрузка 5 и блок 6 защиты. Последний содержит исполнительный элемент 7 на тиристоре, управляющий транзистор 8, первый диод 9 и делитель 10 напряжения из последовательно соединенных первого 11, второго 12 и

третьего 13 резисторов. Имеются также второй диод 14 и защитная RCD-цепочкз 15, в ряде случаев в цепи базы силового транзистора 3 может быть включен неинвертирующий усилитель 16 мощности.

При этом вход переменного тока диодного моста 2 соединен с первым выводом 17 для подключения сети и первым выводом для подключения нагрузки 5, а вторые выводы для подключения сети и нагрузки 5 соединены между собой и с выводом 18. Коллектор транзистора 3 подключен к положительному выводу постоянного тока моста 2. Эмиттер транзистора 3 соединен с первым выводом датчика 4 тока, второй вывод которого соединен с отрицательным выводом постоянного тока моста 2. Внешний источник управляющего напряжения Еупр подключен к первому 19 и второму 20 выводам, связанным соответственно с базой и эмиттером транзистора 3, в частности, через усилитель 17.

(л

v|

Вход делителя 10 напряжения подкяю- чен к выводам коллектора и эмиттера транзистора 3. Первый выход 14 делителя 10, представляющий собой общую точку соединения резисторов 11 и 12, соединен с базой транзистора 8, коллектор которого соединен с первым выводом 19 для подключения внешнего источника управляющего напряжения Еупр. Выводы управляющего электрода и катода тиристора 7 под кл гачен Ь5 к первому и второму выводам датчика 4 токз соответственно. Анод диода 9 соединен с эмиттером транзистора 8. Второй выход делителя 10, представляющий собой обилую точку соединения второго 12 и третьего 13 резисторов, подключен к аноду диода 15, а катоды диодов 9 и 15 соединены с анодом тиристора 7.

RCD-цепочка 16 подключена параллельно промежутку коллектор - эмиттер транзистора 3. Цепочка 16 предназначена для улучшения траектории выключения транзистора 3.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом,

При подаче напряжения питания Еп на выводы 17 и 18 и управляющего напряжения Еупр на выводы 19 и 20 транзистор 3 насыщается в течение интервалов времени (О, Ti) и (Та, Тп/2), пока мгновенная величина Еп не превышает уровня Ео(фиг,2,а,г). Здесь Тп - период напряжения Тп. В интервалах времени (Ti.Jz) транзистор 3 запирается, поскольку напряжение Еупр обращается в нуль (фиг.2,г). В этих условиях напряжение Ез на нагрузке имеет форму синусоиды с вырезанной центральной частью вс время полупериода (фиг.2,в). Соотаетст- венно, напряжение Еч на ключевом регулирующем элементе 1, т.е.- на коллекторе транзистора 3, в интервалах (Ti.T2) имеет форму, показанную на фиг.2,б: практически все напряжение питания в этих интервалах прикладывается к коллектору транзистора 3.

Напряжение Ею нз базе транзистора 8, поступающее от первого выхода 14 делителя 10 и пропорциональное EI, отпирает ба- за-эмиттерный переход транзистора 8, В нормальном режиме работы ток Js нагрузки 5. протекающий через датчик 4,.не создает на нем падение напряжения, достаточное для отпирания тиристора 7, включенного последовательно с транзистором 8 через диод 9. Поэтому выводы 19 и 20 управляющего напряжения Еупр-в этих условиях не закорачиваются через транзистор 8, диод 8 и тиристор 7. Таким образом, при нормальном режиме работы (т.е. при отсутствии перегрузок по току) блок 6 защиты не влияет

на работу ключевого регулирующего эле- мента 1.

При возникновении токовой перегрузки (например, при аварийном коротком замыканим нагрузки 5) ток is нагрузки начинает резко возрастать з течение интервала времени (О.Тз), при этом транзистор 3 выходит у.з режима насыщения и падение «апряже- ния Ei на нем увеличивается (фиг.2, д,е,ж).

0 В результате в момент Тз, когда ток ig достигает максимального допустимого значения доп. падение напряжения ЕА на датчике 4 тока становится достаточным для отпира- нин тиристора 14 (фиг.2, д,е). Напряжение

5 EI и пропорциональное ему напряжение Ею на выходе делителя 10 к моменту Тз оказываются достаточными для отпирания транзистора 8, Таким образом в момент Тз транзистор 8 и тиристор 7 оказываются от0 крытыми одновременно, чем достигается

практически короткое замыкание выводов

19, 20, к которым подводится управляющее

напряжение Еупр. В результате транзистор

.3 запирается и ток is в нагрузке 5 прекраща5 ется. При этом напряжение EI на коллекторе транзистора 3 становится близким к Еп, а напряжение Ею на первом выходе делителя 10 остается достаточным для поддержания транзистора 8 в открытом состоянии.

0 Тиристор 14 удерживается в открытом состоянии под действием напряжения, поступающего через диод 15 второго выхода делителя 10.

Таким образом при токовой перегрузке ключевой регулирующий элемент 1 остается в запертом состоянии с момента Тз до момента Тп/2 окончания полупериода напря- жения питания Еп (фиг.2, е,ж), т.е. в течение времени Тп/2 - Тз. Диод 9 обеспечивает защиту транзистора 8.от появления обратного напряжения между коллектором и эмиттзром, которое могло бы поступать от

0 второго входа выхода делителя 10. В момент перехода напряжений Еп и EI через нуль тиристор 7 выключается и поэтому к началу следующего полупериода блок 6 защиты отключается от выводов 19 и 20 управ5 ляющего напряжения. Однако, если к этому времени фактор нагрузки продолжает действовать, то описанные процессы повторяются.

Итак, .в предлагаемом регуляторе при

0 возникновении токовой перегрузки обеспечивается однократное срабатывание защиты во время каждого полупериода напряжения питания: - повторные (пробные) включения оказываются невозможными. Этот результат достигается более простыми средствами, чем в устройстве- ггрототипе.

Формула изобретения Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, сЪдер- жащий ключевой регулирующий элемент, выполненный в виде однофазного диодного выпрямительного моста, вход переменного тока которого соединен соответственно с первым выводом для подключения сети и с первым выводом для подключения нагрузки, причем вторые выводы для подключения сети и нагрузки объединены, силовой транзистор, коллектор которого подключен к положительному выводу постоянного тока однофазного диодного выпрямительного моста, эмиттер силового транзистора соединен с первым выводом датчика тока, второй выход которого соединен с отрицательным выводом постоянного тока однофазного диодного выпрямительного моста, первый и второй выводы для подключения внешнего источника управляющего напряжения, соединенные соответственно с базой и эмиттером силового транзистора, блок защиты, содержащий исполнительный элемент, управляющий транзистор, первый

диод и резиетмвный делитель напряжени из последовательно соединенных первого второго и третьего резисторов, в.хсг ;сото рого подключен параллельно вывода.1- Кол лектор - эмиттер силового трг s.v.;стера причем первый выход резистивнога делителя напряжения, представляющий собой общую точку соединения первого и второго резисторов, соединен с базой управляющего транзистора, коллектор которого соединен с базой силового транзистора, о т л и - ч з ю щ и и с я тем, чтс, с целью упрощений, введен второй диод, исполнительный элемент выполнен на тиристоре, выводы Управляющий электрод - катод которого подключены пзраллельно первому и второму выводам датчика токз соответственно, анод первого диодз соединен с эмиттером управляющего транзистора, второй выход резистивногс делителя напряжения, представляющий собой общую точку соединения второго и третьэгб резисторов, подключен к аноду второго диодз, а катоды первого у, второго диодов соединены с анодом тирк- сторэ.

Јi,E,

12

0

%

/

if

.Гп/2-т3 ъ/г

Јynpi

ж D

д

I

/

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения -упрощение. При возникновении токовой перегрузки ключевой регулирующий элемент остается з запертом состоянии до окончания полупериода напряжения питания. При этом обеспечивается однократное срабатывание защиты во время каждого полупериода напряжения питания и повторные включения оказываются невозможными. Исполнительный элемент выполнен на тиристоре и дополнительно введен диод, соединенный с исполнительным элементом,благодзря чему достигается поставленная цель. 2 ил.