УСТРОЙСТВО для ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к обл1асти электротехники и касается управления тиристо,рными преобразователями. Известны системы имиульсно-фазового управления (СИФУ) тириСторными преобразователями при большом разнообразии схемных решений, которые строятся по вертикальному или интегральному принципам.

При этом СИФУ, работаюш,ие по вертикальному принципу, реагируют па мгновенное значение управляющего напряжения и безынерционны, но предъявляют повышенные требования к входному воздействию (требуется устранение помех). Для удовлетворения этого требования перед СИФУ необходим сглаживающий фильтр, который одновременно снижает быстродействие устройства. Работающие же по интегральному принципу СИФУ помехоустойчивы, но имеют наряду с «рабочим полупериодом, в котором вырабатываются импулъсы управления (выходные импульсы устройства), еще и «нерабочий полупериод.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено вспомогательным транзисторным ключом, цепь эмиттер - база которого через ограничивающее сопротивление связана с управляющим входом устройства, коллектор подсоединен к эмиттеру транзистора интегратора, а база подключена к аноду вспомогательного тиристора.

Это позволяет повысить быстродействие и расширить область применения известного устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства для импульсно-фазовопо управления; на фиг. 2 а, б изображены характеристики однофазного иреобразователя «вход-выход ; на фиг. За б, е - графики напряжений при работе устройства..

Узел синхронизации / состоит из регулировочного сопротивления 2, включенного в эмиттерную цепь транзистора 3 коллектор которого соединен с эмиттером транзистора 4 интегратора 5. Между базами транзисторов 3 н 4 включены параллельно соединенные тиристор 6 и стабилитрон 7. При этом анод тиристора и катод стабилитрона подключены к базе транзистора 3, а катод и анод соответственных элементов к базе транзистора 4. Сопротивление 8 включено между базой и коллектором транзистора 3. Синхронизирующее напряжение с соответствующей фазы через ограничивающее сопротивление 9 подается на диодный мост (10, 1.1, 12, 13) и далее «а тиристор 6 и стабилитрон 7. Диод 14 служит для защиты управляющего перехода тиристора 6 я анодом подсоединен к катоду тиристора, а катодом к управляющему электроду его.

Между катодом тиристора 6 и его управляющим переходом подключена также цепочка

из вторичной обмотки 15 имшульсного трансформатора 16 и ограничивающего сопротивления 17.

Интегратор 5 собран на транзисторе 4 € емкостью 18 и источником постоянного напряжения к в его коллекторной цепи.

Формирователь импульсов 19 включает в себя емкость 18, подсоединенную к первичной обмотке 20 импульсного трансформатора 16 и динистору 21, параллельно которому подключен диод 22, защищающий динистор от обрат«ых напряжений. Вторичные обмотки (23, 24, 25, 26) импульсного трансформатора подсоединяются к управляющим электродам силовых тиристоров однофазного полностью управляемого моста.

Схема работает следующим образом. В эмиттерную цепь транзистор.а 3 через сопротивление 2 подается управляющее напряжение Uy (через переход эмиттер - базу течет ток

/у -, где Ry - сопротивление 2). В колRy

лекторной цепи этого транзистора при наличии коллекторного источника (напряжение на стабилитроне 7 до момента включения тиристора 6) течет коллекторный ток, практически равиый току в эмиттерной цепи. Этот ток протекает через переход эмиттер - база транзистора 4, используемого в качестве интегратора. Кроме того, через сопротивление 8 на переход эмиттер - база транзистора 4 поступает синхронизирующий ток Ic- -г где RC-

-Кс

сопротивление 8, а t/c - напряжение синхронизации, ограниченное стабилитроном 7).

Таким образом, гаа вход интегратора поступает сумма двух токов - (/у+/с). В тот момент, когда на выходе интегратора напряжение достигает величины t/o - напряжения включения динистора 21 - емкость 18, через включенный динистор разряжается на первичную обмотку 20 импульсного трансформатора 16, принтом во вторичных обмотках трансформируется управляющий импульс. Затем в связи с колебательным характером переходного процесса в Lc-контуре (L индуктивность первичной обмотки 20 импульсного трансформатора) динистор 21 выключается вначале первой же отрицательной полуволны напряжения (при переходе тока в контуре LC через нуль). Управляющие импульсы подаются К силовым тиристорам и на управляющий электрод тиристора 5. Тиристор 6 включается, снимая синхронизирующий сигнал Не со входа интегратора (фиг. За), и одновременно отключается сигнал управления t/y (фиг. Z6), так как щпряжение t/ст на стабилитроне 7 используется в качестве коллекторного источника для транзистора 3 (при включенном тиристоре в коллекторный источник транзистора 3 отсутствует) . Причем так как с диодного моста (10, 11, 12, 13) на тиристор 6 и стабилитрон 7 подается выпрямленное однофазное напрял ение (фиг. 3ej, то после включения тиристора при любом фазовом .сдвиге в конце каждого полупернода, когда напряжение и ток проходят через нуль, тиристор 6 выключается, и в начале каждого полупериода на вход интегратора вновь подается сумма, двух токов (/y-f/cj.

Происходит интегрирование их до UQ и выдачи управляющего импульса и т. д.

Таким образом, предлагаемая СИФУ каждый полупериод вырабатывает управляющий импульс с фазовым сдвигом, пропорциональным вольт-секундному интегралу управляющего напряжения в данный полупериод за время с начала его и до выдачи управляющего импулъса (площадка За фиг. 36). Рассмотрим основные соотношения, характеризующие работу предлагаемой СИФУ:

Г/:.

d - а + - а, (2)

ар D

АС Ry

АСАу

где f/0-напряжение включения динистор а 2/, UQ - синхронизирующее напряжение, ограниченное напряжением стабилизации стабилитрона 7,

RC и Ry - сопротивления цепей управления и синхрон1изации.

На фиг. За вольт-секундный интеграл - а

KC

обозначен S, а второе слагаемое -- а- на

Ry

фиг. 36 обозначено 52. Регулировкой сопротивления 5 можно выставить любой начальный угол фазового сдвига а при управляющем импульсе . Рассмотрим случай активной нагрузки нри у 0; а п; тоеда из выражения

(2) получим:

°

(3)

(для этого случая площадка S должна быть равна 5з (фиг. Зв).

Окончательное выражение для регулировочной характеристики предлагаемой СИФУ следующее:

f±-± J U,.(4)

V атс У RyUo

где Оу - управляющий сигнал в относительных единицах.

Рассмотрим характеристику «вход-выход однофазного тиристорного преобразователя.

Среднее напряжение на его выходе (на нагрузке - фиг. Зе)

и.

cp(l+cosa),

(5)

где /7т - амплитуда сетевого напряжения. . Для составления характеристик (Uy) СИФУ прототипа и предлагаемой СИФУ произведем их построение для однофазного варианта (см. фиг. 2) на основании нижеприведенной таблицы. При этом среднее значение выходного напряжения берется в относительных единицах.

и.

(1 -f COS а).

ср

Таким образом характеристика Ucp f(Uj) для однофазного преобразователя в предлагаемой СИФУ (фиг. 26) сдвинута в начало координат параллельно характеристике СИФУ- прототипа 2-а на величину 1/я, в связи с этим ликвидирована «мертв ая зона управления (зона нечувствительности и устройства по входному сигналу).

Итак, предлагаемая СИФУ имеет -по сравнению с прототипом более благоприятные динамические и статические характеристики и дает возможность упростить схему управления маломощного однофазного преобразователя (применить один комплект СИФУ), сделав ее одноканальной.

Предмет изобретения

Устройство для импульсно-фазового управления тиристорами, содерл ащее интегратор на

транзисторе, формирователь импульсов и узел обратной связи по углу включения силовых тиристоров на в,спомогательном тиристоре, огличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, оно снабжено вспомогательным транзисторным ключом, цепь эмиттер-база которого через ограничивающее сопротивление связала с управляющим входом устройства, коллектор подсоединен к эмиттеру транзистора интегратора, а подключена к аноду вспомогательного тиристора.

J Фиг. I

/Л г /лд

/ / / )

fa I/

I f г. Т-г

ь

«у1