Устройство для управления тиристорным преобразователем постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к системам управления полупроводниковыми преобразователями постоянного напряжения, предназначенным преимущественно для питания тяговых электродвигателей постоянного тока безрельсового электротранспорта с бортовой аккумуляторной батареей, в частности в электромобилях, электрокарах, электропогрузчиках, электроштабеле- рах.

Известно, что при импульсном управлении преобразователями постоянного напряжения применяются различные способы регулирования с постоянной продолжительностью периода-широтный, с постоянной продолжительностью импульса-частотный, с переменной продолжительностью импульса и периода - частотно-широтный способ.

Существует способ, который осуществляет регулирование по закону Т у (1-у ), где Т - период коммутации у - скважность и k - постоянная регулирования. В этом случае обеспечивается поддержание постоянной величины пульсации тока двигателя во всем диапазоне регулирования, что оптимизирует и снижает потери энергии в процессе импульсного регулирования.

Известно устройство, обеспечивающее управление тиристорным импульсным преобразователем, состоящее из двух однопе- реходных транзисторов и одного биполярного, содержащее резисторы, конденсатор и два импульсных трансформатора. Устройство обеспечивает только частотное управление и может использоваться в преобразователях, у которых нагрузка и выходное напряжение изменяются в пределах, не опасных для устойчивой коммутации.

Такой же способ регулирования осуществляется в известном устройстве, где в качестве задатчика частоты применяется датчик Холла, а на педали акселератора перемещается постоянный магнит.

Известно устройство для периодического включения тиристора, содержащее генератор постоянной частоты, от которого запускается главный тиристор и два ждущих мультивибратора, которые управляют вспомогательными тиристорами. Указанное .устсл С

х| ел о о

о

ройство осуществляет только широтно-им- пульсное регулирование выходного напряжения преобразователя.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является система управления тири- сторным импульсным преобразователем постоянного напряжения, реализующая частотно-широтный способ регулирования с постоянной относительной величиной пуль саций тока нагрузки.

Система содержит вторичный источник питания, выполненный на мультивибраторе Ройера, подключенный к бортовой аккумуляторной батарее, управляемый мультивибратор, усилительные каскады и два импульсных трансформатора, первичные обмотки которых соответственно подключены к каждому выходу упр аоляемого мультивибратора. В рассматриваемой системе управления на первичных обмотках импуль- сных трансформаторов формируются прямоугольные импульсы напряжения различной длительности (если ,5), из которых затем на вторичных обмотках формируются импульсы управления тиристорами соответствующей амплитуды и длительности. При этом в процессе регулирования изменяется величина временного промежутка между импульсами управления, фор- мИрующимися на разных трансформаторах, то есть изменяется длительность времени между отпиранием главного и коммутирующего тиристоров, в силу чего изменяется ширина импульса напряжения, подаваемого на нагрузку. Одновременно с этим в про- цессе регулирования изменяется и частота следования импульсов мультивибратора - с увеличением скважности до у 0,5 частот а растет, а затем уменьшается до начального значения. Процесс изменения частоты про- исходит по параболическому закону. Входной сигнал задания снимается с потенциометра, сочлененного с акселератором.

Несмотря на широкие функциональные возможности, указанная система имеет большое число элементов, как полупроводниковых, так и намоточных, требует создания вторичного источника питания со стабилизированными выходами постоянно- го напряжения, имеет относительно большие массу и габариты, повышенные потери на управление и недостаточно высокую надежность.

Целью изобретения является упроще- ние, повышение надежности и уменьшение потерь энергии,

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок формирования

прямоугольных импульсов и подключенный к нему импульсный трансформатор, в цепи вторичных обмоток которого включены отсекающие диоды, причем упомянутый блок формирования прямоугольных импульсов включает в себя три транзистора, конденса тор, пять резисторов и потенциометр, при этом база первого транзистора соединена через первый резистор с подвижным контактором потенциометра и подключена к одной из обкладок конденсатора, второй резистор подключен к базе второго транзистора, коллектор которого соединен с трегь- им резистором и базой третьего транзистора, один силовой электрод которого через четвертый токоограничивающий резистор соединен с одним из выводов первичной обмотки импульсного трансформатора, а второй силовой электрод соединен с эмиттером второго транзистора и с первой клеммой источника питания, вторая клемма которого подключена к второму выводу первичной обмотки упомянутого импульсного трансформатора, при этом первичная об- могка импульсного трансформатора и четвертый токоограничивающий резистор зашунтирован обратным диодом, пятый резистор шунтирует эмитгер-базовый переход первого транзистора; а эмиттер - с третьим резистором и с эмиттером третьего транзистора, база которого подкпючена к второй обкладке конденсатора, вышеупомянутый потенциометр подключен к клеммам источника питания, к первой клемме которого подключен также второй резистор, причем одна из вторичных обмоток импульсного трансформатора включена встречно по отношению к остальным вторичным обмоткам.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения, отличающим его от прототипа, является построение схемы формирования прямоугольных импульсов на безе трех транзисторов, одного конденсатора и потенциометра и резисторов, а также расположение всех вторичных обмоток, формирующих импульсы управления тиристорами, на одном импульсном трансформаторе и включение одной из них встречно с остальными.

В предлагаемом техническом решении путем построения схемы формирования прямоугольных импульсов таким образом, что осуществляется широтно-частотное регулирование, и подсоединение этой схемы к импульсному трансформатору с несколькими вторичными обмотками, одна из которых включена встречно, получен положительный эффект, заключающийся в упрощении устройства, повышении надежности и

уменьшении потерь энергии на управление тиристорным импульсным преобразователем.

На фиг 1 Показана принципиальная электрическая схема устройства; фиг.2 - ил- люстрирует работу устройства

Устройство содержит положительную и отрицательную клеммы источника питания, транзисторы 1, 2, 3, импульсный трансформатор с первичной обмоткой 4, обратный диод 5, потенциометр 6, резисторы 7, 8, 9, 10 и конденсатор 11, вторичные обмотки 12, 13, 14 импульсного трансформатора, балластный резистор 15

Первичная обмотка с балластным рези- стором 15 зашунтированы обратным диодом 5 и включены последовательно с третьим транзистором, а вторичная обмотка 14 включена встречно двум другим 12 и 13, при этом в цепи вторичных обмоток включе- ны отсекающие диоды, потенциометр 6, включенный на клеммы источника питания, через подвижный контакт и резистор 7 соединен с базой первого транзистора, три других резистора 8, 9 и 10 включены между базой и эмиттером первого транзистора, в цепь коллектора этого же транзистора и в цепь коллектора второго транзистора, конденсатор 11 подключен между базами первого и третьего транзисторов и коллектором второго транзистора.

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорным преобразователем постоянного напряжения, содержащее блок формирования прямоугольных импульсов и подключенный к нему импульсный трансформатор, в цепи вторичных обмоток которого включены отсекающие диоды, причем упомянутый блок

формирователя прямоугольных импульсов включает в себя три транзистора, конденсатор, пять резисторов и потенциометр, при этом база первого транзистора соединена через первый резистор с подвижным контактом потенциометра и подключена к одной из обкладок конденсатора, второй резистор подключен к базе второго транзистора, коллектор которого соединен с третьим резистором и базой третьего транзистора, один силовой электрод которого через четвертый токоограничивающий резистор соединен с одним из выводов первичной обмотки импульсного трансформатора, а второй силовой электрод соединен с эмиттером второго транзистора и с первой клеммой источника питания, вторая клемма которого подключена к второму выводу первичной обмотки упомянутого импульсного трансформатора, отличающееся тем, что, с целью упрощения повышения надежности и уменьшения потерь энергии, оно снабжено обратным диодом, который шунтирует первичную обмотку импульсного трансформатора и четвертый токоогрзничи- вающий резистор, пятый резистор шунтирует эмиттер-базовый переход первого транзистора, коллектор которого соединен с базой второго транзистора, а эмиттер - в третьим резистором и с эмиттером третьего транзистора, база которого подключена к второй обкладке конденсатора, упомянутый потенциометр подключен к клеммам источника питания, к первой клемме которого подключен также второй резистор, причем одна из вторичных обмоток импульсного трансформатора включена встречно по отношению к его остальным вторичным обмоткам.

Сущность изобретения; устройство содержит 3 транзистора (1-3), импульсный трансформатор (4), обратный диод (5), кон- денсатор(11), 5 резисторов (7-10,15), потенциометр (6). 2 ил.

-0€

X-0 п

W$

13

0 -0

-0

Т

|

Риг 2

П«р6ичнйя однотка 4

м

Вторичная о5моть(И2 и.П

t

Вторичная яР- матко М