БИБЛИОТЕКА Советский патент 1973 года по МПК H02M1/00 

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано как для управления вентильными преобразователями, так и в других импульсных схемах, например, в вычислительной технике.

Известны многоканальные устройства для фазового управления вентильными преобразователями, содержащие в каждом своем канале нуль-орган1, дифференцирующий конденсатор, формирователь импульсов, выполненный на транзисторе, база которого подключен1а через дифференцирующий конденсатор к выходу нуль-органа, и трансформаторе, первичвая обмотка которого включена в качестве нагрузки транзистора, вторичная обмотка подключена через элемент сравнения к управляющим электродам силового вентиля., а обмотка обратной связи включена в цепи управления транзистором.

Для повышения помехозащищенности, и надежности в работе предлагаемое устройство снабжено общим для всех каналов ограничивающим элементом, подключенным к выходу каждого нуль-органа через разделительные диоды. Вторичная обмотка трансформатора включена так, что импульсы, формируемые в ней при отпирании транзистора, запирают элемент сравнения, а обмотка обратной связи подключена к базе транзистора через конденсатор и диод, соединенные последовательно. Полярность включения диода противоположна полярности отпирающего импульса транзистора, а общая точка конденсатора и диода соединена через резистор, например, с эмиттером транйистора.

На фиг. 1 приведена электрическая схема одного из каналов описываемого устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений, питающих генератор пилоо|бразного напряжения; на фит. 3 - графики изменения во времени: а - фазы управляющих импульсов, б - напряжения на выходе нуль-органа, в - тока базы транзистора формирователя импульсов, г - напряжения на вторичной обмотке трансформатора формирователя импульсов и (Э - управляющего тока силового управляемого вентиля.

Каждый канал устройства содержит нульорган /, дифференцирующий конденсатор 2 и

формирователь импульсов 3, выполненный на транзисторе 4, база которого через дифференцирующий конденсатор подключена к выходу нуль-органа, и трансформаторе 5. Первичная обмотка 6 трансформатора включена

в качестве нагрузки транзистора 4, вторичная обмотка 7 подключена через элемент сравнения 8 к управляющим электродам силового вентиля 9, а обмотка 10 обратной связи включена в цепн управления транзистором.

Выход нуль-органа зашувтирован ограничивающим элементом, в качестве которого использован, например, разделительный диод //, включенный последовательно с общим для всех каналов источником стабилизированного напряжения. Источник стабилизированного Н1апряжения выполнен на стабилитроне 12 с балластным резистором 13. Вторичная обмотка 7 трансформатора 5 включена так, чтобы рабочее направление в.ходного тока элемента сравнения 8 и направление коллекторного тока транзистора 4 были одинаково ориентированы относительно однои.менН1ЫХ (обозначенных точками) зажимов вторичной и первичной обмоток. Обмотка 10 обратной связи подключена к базе транзистора 4 через конденсатор 14 и диод /5, соединенные последовательно. Диод 15 направлен навстречу еаправлению отпираюш,его тока транзистора 4, а общая точка конденсатора 14 и диода 15 через элемент 16 перезаряда конденсатора соединена, например, с эмиттером транзистора 4. В качестве элемента перезаряда конденсатора может быть использован резистор или диод.

Устройство работает следующим образом.

На вход нуль-органа / подаются, например, сравнивающиеся выходные сигналы генератора 17 пилообразного напряжения и источника 18 управляющего напряжения. В этом случае предлагаемое устройство может применяться для фазового управления преобразователями постоянного тока.

Генератор 17 предназначен для получения опорного пилообразного напряжения, синхронизированного с сетью. Опорное пилообразное напряжение образуется на резисторе 19 за счет протекания синусоиды тока через резистор 20 и двух полусинусоид тока, сдвинутых относительно синусоиды тока на ±бОэл. град, и протекающих по цепям: резистор 21- диод 22 - резистор 19 и резистор 23 - диод 24 - резистор 19. Конденсатор 25 сглаживает точки сопряжения синусоиды и полусинусоид напряжения.

Нуль-орган фиксирует моменты равенства нулю напряжения на его входе, работает в режиме переключения и при прохождении напряжения через нуль меняет свое состояние. Транзистор 26 нуль-органа включен по схеме с общим эмиттером. В качестве нагрузки транзистора 26 использован резистор 27. Отрицательное входное напряжение в рабочем режиме прикладывается к диоду 28. Транзистор 28 опирается за счет входного тока смещения, протекающего через резистор 29. Положительное входное напряжение прикладывается через диод 28 к базе транзистора 26, в результате чего последний запирается. Такая схема нуль-органа имеет высокоомный вход. Для отрицательного входного напряжения входное сопротивление определяется о.братньш сопротивлением диода 28, а для положительного - сопротивлением резистора 29. Это позволяет значительно уменьшить

мощность источника 18 напряжения управления.

Выходное напряжение нуль-органа дифференцируется при помощи конденсатора 2. Импульсы тока заряда конденсатора 2 протекают через базу коммутирующего транзистора 4. Постоянная заряда определяется сопротивлением резистора 27 и емкостью конденсатора 2. Конденсатор 2 разряжается через транзистор 26 и резистор 30, а заряжается напряжением Е. Напряжение, до которого может зарядиться конденсатор 2, определяется величиной напряжения UCT: источника 12. Напряжение t/ст меньше напряжения Ek, поэтому в импульсах дифференцирования (заряда) отсекается задний пологий участок 6261 (см. фиг. 3,в). На вход транзистора проходят только начальные участки 262 импульсов диф фер«нцирования с задним крутым фронтом 6363.

Формирователь импульсов работает в режиме переключения, поскольку минимальная величина импульсов дифференцирования выбирается так, чтобы обеспечить полное отпирание транзистора 4 формирователя импульсов при максимальном токе коллектора в нормальном режиме работы устройства. При наличии тока в базе транзистора 4 последний отпирается, в результате чего напряжение Ek прикладывается к первичной обмотке 5 трансформатора 5 и ТО.К в ней начинает нарастать по экспоненциальному закону. На протяжений длительности входных имнульсов управления в трансформаторе 5 накапливается электромагнитная энергия, а по их окончании энергия поступает на вход элемента сравнения 5.

Обратная связь в формирователе импульсов действует при запирании транзистора 4 и обеспечивает высокую крутизну заднего фронта 6263 импульсов дифференцирования (см. фиг. 3,8) и переднего фронта 6465 импульсов гашения электромагнитной энергии трансформатора (см. фиг. 3,г) на входе элемента сравнения 8. При включенном транзисторе 4 конденсатор 14 заряжается через элемент 16 перезаряда напряжением обмотки Ю. При запирании транзистора 4 полярность напряжения на обмотке 10 меняется, конденсатор 14 начинает перезаряжаться через диод

15и резистор 30 и за счет этого увеличивается крутизна заднего фронта импульсов дифференцирования, полностью запирается транзистор 4 и обеспечивается высокая крутизна переднего фронта имнульсов гашения электромагнитной энергии трансформатора. Очередной перезаряд конденсатора осуществляется опять через элемент 16. Емкость конденсатора 14 выбирают в несколько десятков раз меньшей емкости конденсатора 2. Резистор

16должен обеспечить заряд конденсатора 14 за время длительности импульсов дифференцирования (см. фиг. 3,в) до величины напряжения на обмотке 10. 5 Вторичиая обмотка трансформатора 5 включена так, чтобы направление имнульсов гашения электромагнитной энергии трансформатора совпадало с проводящими нaпpaiвлeниями диода 31 и динистора 32 элемента5 сраввения 5. Рабочее направление входного тока элемента сравнения совпадает с проводящим направлением диода 31 и динистора 32. Импульсы тока гашения электромагнитной энергии трансформатора 5 поступают наЮ резисторы 33 и 34. Амплитуда импульса на резисторе 34 сравнивается с напряжением включения динистора 32 (с напряжением уставки Vjci)- На управляющие электроды , силового вентиля 9 пропускаются импульсы,15 амплитуда которых превышает уставку. Чем уже импульсы помех на входе нульоргана (или в других цепях), тем меньше амплитуда импульсов гашения электромагнитной энергии трансформатора. Это объясняет-20 ся тем, что ток намагничивания в первичной обмотке трансформатора 5 находится в экспоненциальной зависимости от длительности импульсов, а амплитуда тока импульсов гащения элктромагнитной энергии трансформа-25 тора примерно пропорциональна току намагничивания, при котором запирается транзистор. Параметры схемы выбирают так, чтобы на силовой вентиль не проходили импульсы, соответствующие помехе с максимально воз-30 можной длительностью. Помехи могут проходить в устройство и во временном промежутке, когда транзистор 4 формирователя импульсов отперт рабочим дифференцирующим импульсом . Такие35 помехи могут привести к узкому провалу тока на участке дифференцирующего импульса, когда энергии в трансформаторе 5 недостаточно для отпирания динистора 32. Для того, чтобы импульсы помехи в этом случае не40 приводили к ложному непропусканию через динистор импульсов гашения электромагнитной энергии трансформатора, постоянная времени разряда конденсатора 2 выбрана равной или меньщей постоянной времени га-45 6 шения электромагнитной энергии, трансформатора 5 на диод 31 и резисторы 33 и 34. Обмотка 35 взята из соседнего канала и предназначена совместно с диодом 36 для получения сдвоенных импульсов. Сдвоенные импульсы можно получить также за счет подключения каждого транзистора формирователя импульсов через разделительные диоды к первичн-ьш обмоткам трансформаторов,формирователей импульсов соседних каналов. Диод 37 служит для подключения соседнего канала к выходу нуль-органа, Предмет изобретения Многоканальное устройство для фазового управления вентильными преобразователями , содержащее в каждом своем канале нульорган, дифференцирующий конденсатор, формярователь импульсов., выполненный на транзисторе, база которого подключена через дифференцирующий конденсатор к выходу нуль-органа, и трансформ аторе, первичная обмотка которого включена в качестве нагрззки транзистора, вторичная обмотка подключена через элемецгг сравнения к управляющим электродам силового вентиля, а обмотка обратной связи включена в цепи управления транзистором, отличающееся тем, что, с целью повыщения помехозащищенности и надежности в работе, оно снабжено общим для всех каналов ограничивающим элементом, подключенным к выходу каждого нуль-органа через разделительные диоды, вторичная обмотка трансформатора включена так, что импульсы, формируемые в ней при отпирании транзистора, запирают элемент сравнения, а обмотка обратной связи подключена к базе транзистора через конденсатор и диод, соединенные последовательно, причем полярность включения диода противоположна полярности отпирающего импульса транзистора, а общая точка конденсатора и диода соединена через резистор, например, с эмиттером транзистора. 20 2 ,. 1 25 k) J35

Л

,л