УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ т-ФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Советский патент 1974 года по МПК H02M7/00 

I

Известное устройство для имнульсно-фазового управления от-фазньш вентильным преобразователем содержит источник регулирующего напряжения, источник питания и m каналов управления, в каждом из которых имеется коммутатор на транзисторе, управляемый от т-фазного синхронизирующего трансформатора, общая точка вторичной обмотки которого связана через резистор с эмиттером транзистора и с одним из выходных зажимов источника регулирующего напряжения, фазосдвигающий элемент и формирователь импульсов.

Такое устройство достаточно сложно и имеет низкую Надежность.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности его работы. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве фазосдвигающий элемент выполнен в виде транзисторного .блокинг-генератора с трансформатором на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса с обмотками управления, считывания в коллекторной цепи транзистора и выходной, причем конец обмотки управления подключен к коллектору транзистора коммутатора, начало - ко второму зажиму источника регулирующего напряжения, выходная обмотка подключена к цепи управления дополнительного транзисторного ключа, выход которого связан со входом формирователя импульсов, а конец обмотки считывания подключен к одному из зажимов источника питания, второй зажим которого связан с общей точкой транзисторов коммутатора. Для повышения симметрии управляющих импульсов и снижения мощности источника синхронизирующего напряжения между общей точкой вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и резистором включен дроссель.

Для обеспечения устойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивную нагрузку переменного тока и исключения автоколебаний вентильного электропривода

постоянного тока в режиме прерывистых токов при малых углах управления формирователь импульсов выполнен в виде импульсного трансформатора, обмотка управления которого связана с управляющим переходом вентиля преобразователя, первичная обмотка через ограничивающий элемент и диод в непроводящем направлении подключена параллельно вентилю, а вторичная обмотка через диод подключена параллельно эмиттерно-коллекторной

цепи дополнительного транзисторного ключа. Формирователь импульсов может быть выполнен в виде импульсного трансформатора и цепочки из последовательно соединенных конденсатора, резистора и диода, подсоединенных параллельно эмиттер-коллекторной

цепи дополнительного транзисторного ключа, а вторичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору и диоду.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения формирователя импульсов; на фиг. 4 - диаграмма работы устройства.

-Устройство для импульсно-фазового управления состоит из вентильного коммутатора с синхронизирующим трансформатором ТрС, транзисторами TCiH ТС2, дросселем Д и токоограничивающим резистором R; блокинггенераторов на транзисторах TI и Т2 и трансформаторах Tpi и Тр2 на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса; ключей по схеме с общим эмиттером на транзисторах Тз и Т4, формирователей Oi и Ф2 импульсов, входного усилителя на транзисторах TS и Т с выходным каскадом по схеме эмиттерного повторителя и общего источника питания U.

Устройство работает следующим образом.

В момент .ti (фиг. 4) отпирания транзистора синхронизации TCi вентильного коммутатора (фиг. 1) к обмотке управления ОУ фазосдвигающего блокинг-генератора на транзисторе TI прикладывается выходное напряжение VDLIX усилителя ПОСТОЯННОГО тока, т. е. напряжение между положительным полюсом источника питания Uu и эмиттером выходного транзистора TS усилителя. Под действием этого напряжения индукция В в сердечнике трансформатора Tpi начинает изменяться из состояния насыщения т- BS к -j-Sg, никогда не достигая состояния .

Перемагничивание сердечника напряжением УВЫХ длится в течение интервала времени ь tz, когда открыт транзистор ТСь т. е. в течение одного полупериода питающего напряжения. При этом приращение индукции в сердечнике трансформатора Tpi составляет

Т

Т

(1)

WyS

где Т - период питающего напряжения; Wy - число витков обмотки управления

ОУь

5 - сечение сердечника; вых - выходное напряжение усилителя.

т

в момент времени tz - транзистор ТС,

А

запирается. Ток в обмотке записи спадает до нуля. В связи с резким спадом тока в обмотке управления ОУ, во всех обмотках трансформатора Tpi индуктируется электродвижущая сила. При этом полярность этой э.д.с. такова, что транзистор Т фазосдвигающего блокинггенератора отпирается, и по обмотке OCi начинает протекать ток от источника питания f/n- При этом отпирается, и транзистор Тз клю.ча. Под действием напряжения t/n сердечник начинает перемагничиваться в исходное: состояние --fig. В процессе перемагничивания в обмотке положительной обратной связи nOCi индуктируется э.д.с., которая поддерживает открытым транзистор TI, а напряжение выходной обмотки OBi блокинг-генератора поддерживает в открытом состоянии транзистор Тз ключа.

Когда сердечник трансформатора Tpi насыщается (перемагничивается) в исходное состояние (-5s), э.д.с. на обмотке обратной связи ПОС уменьшается, что ведет к уменьшению тока коллектора и появлению положительного потенциала на базе транзисторов Т и Тз и быстрому их запиранию. Потенциал коллектора транзистора Тз падает. Дифференцированный емкостью перепад напряжения через емкость Ci запускает формирователь импульсов Ф1.

Поскольку изменения индукции в интервале, когда открыт транзистор ТСь и интервале 2, з. когда открыт транзистор Т, одинаковы, т. е.

1Д5,1-|Д5е|,(2)

Vvco

где tc, - время перемагничивания сердечника трансформатора от ДО -BS, с - число обмотки ОС), то

2

cf/n

(3) W-,S

Из последнего равенства получим выражение для длительности tc интервала t, t

.W

(4) Щ Un

Умножив правую и левую часть равенства (4) на значение угловой частоты сети, получим сдвиг по фазе импульса управления формирователя Ф в электрических градусах.

°а - вь,х.

рад -

(7.g - Wff ---.I7v

t/п

180-.- эл. град.(5)

Un

W,

Если Wy We, то

а 7г - рад : 180 эл. град. (6)

UnUn

Из (6) следует, что при изменении выходного напряжения усилителя f/вых от О до Un, фаза управляющих импульсов будет изменяться от О до 180 эл. -град. На фиг. 4 показана диаграмма работы

устройства импульсно-фазового управления:

Еых угол управления равен 90 эл. град.

i

и t/вых , «с 180 ЭЛ. Град.

Если в интервале, когда открыт транзистор ТСь напряжение Увых меняется по величине, угол управления будет определяться средним, за интервал i, 2 значением выходного напряжения.

Существенным преимуществом предлагавмого устройства является то, что оно проще известных, содержит всего один источник постоянного тока, общий для фазосдвигающих блокинг-генераторов, усилителя и формирователя импульсов. Для повыщения надежности работы последовательно с токоограничивающим резистором R вентильного коммутатора включен сглаживающий дроссель Д, который обеспечивает протекание в базах транзисторов ТС и ТС2 импульсов тока прямоугольной формы и четкое переключение транзисторов вентильного коммутатора при колебаниях напряжения сети, исключает работу их в пропорциональном режиме.

Дроссель обеспечивает получение на резисторе R хорошо сглаженного напряжения, которое подается на базы транзисторов TI и Тг блокинг-генераторов в качестве напряжения смещения. Кроме того, протекание тока смещения от точки соединения дросселя Д и резистора R по обмоткам nOCi и ПОС2 способствует повышению чувствительности блокинггенераторов к управляющему напряжению.

Для уменьшения мощности источника питания и обеспечения лстойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивную нагрузку в особенности с изменяющимся в процессе работы коэффициентом мощности и для исключения явлений автоколебаний вентильного привода постоянного тока при малых углах управления в режиме прерывистых токов вместо блокинг-генератора формирователя импульсов следует включить импульсный трансформатор, как показано на фиг. 2.

До тех пор, пока идет перемагничивание сердечника фазосдвигающего блокинг-генератора, вторичная обмотка импульсного трансформатора ИТр1 закорочена транзистором Ту и в управляющей обмотке Т,-, подключенной к управляющему переходу вентиля, например, тиристора, напряжение отсутствует. При запирании транзистора Ту напряжение анод-катод тиристора трансформируется в обмотку управления и отпирает тиристор.

Если в момент времени (соответствующий углу ар) определяемый выходным напряжением (/вых анод тиристора отрицателен по отнощению к катоду, что может иметь место в приводе постоянного тока, на управляющий электрод тиристора управляющий импульс попадает в момент равенства э.д.с. двигателя и напряжения сети. Этим самым исключаются пропуски зажигания вентилей и автоколебания электропривода.

На фиг. 3 показан упрощенный вариант устройства. При запирании транзистора Т фазосдвигающего устройства первичная обмотка импульсного трансформатора HTpi через конденсатор подключается к источнику питания и управляющий импульс попадает на управляющий электрод.

Предмет изобретения

1. Устройство для импульсно-фазового управления т-фазным вентильным преобразователем, содержащее источник регулирующего напряжения, источник питания и m каналов управления, в каждом из которых имеется коммутатор на транзисторе, управляемый от т-фазного синхронизирующего трансформатора, общая точка вторичной обмотки которого связана через резистор с эмиттером транзистора и с одним из выходных зажимов источника регулирующего напряжения, фазосдвигающий элемент и формирователь импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его работы, фазосдвигающий элемент выполнен в виде транзисторного блокинг-генератора с трансформатором на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса с обмотками управления, считывания в коллекторной цепи транзистора и выходной, причем конец обмотки управления подключен к коллектору

транзистора коммутатора, начало - ко второрому зажиму источника регулирующего напряжения, выходная обмотка подключена к цепи управления дополнительного транзисторного ключа, выход которого связан со входом

формирователя импульсов, а конец обмотки считывания подключен к одному из зажимов источника питания, второй зажим которого связан с общей точкой транзисторов коммутатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения симметрии управляющих импульсов и снижения мощности источника синхронизирующего напряжения, между общей точкой вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и резистором включен дроссель.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы вентильного преобразователя

на индуктивную нагрузку переменного тока и исключения автоколебаний вентильного электропривода постоянного тока в режиме прерывистых токов при малых углах управления, формирователь импульсов выполнен в

виде импульсного трансформатора, обмотка управления которого связана с управляющим переходом вентиля преобразователя, первичная обмотка через ограничивающий элемент и диод в непроводящем направлении подключена параллельно вентилю, а вторичная обмотка через диод подключена параллельно эмиттерно-коллекторной цепи дополнительного транзисторного ключа.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что формирователь импульсов выполнен в виде импульсного трансформатора и цепочки из последовательно соединенных конденсатора, резистора и диода, подсоедипенных параллельно эмиттер-коллекторной цепи дополнительного транзисторного ключа, а вторичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору и диоду.

Приоритет по п. исчислять от 10.03,72.

- Un

иг2

-УП О

4h

-К

Г-,

+ Un О

иг.д