Устройство для фазового управления тиристором Советский патент 1974 года по МПК H03K17/567 

I

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в схемах управления выпрямителями на тиристорах, в устройствах фазового регулирования переменного напряжения и т. д.

Известны устройства для фазового управления тиристором, имеющим нагрузку в цепи анода, содержащие релаксационный генератор на лавинном транзисторе с зарядным резистором. Однако их схема фазового управления принципиально не обеспечивает изменение угла регулирования от «О до «180 эл. град. Амплитуда импульса управления зависит от угла регулирования: максимальна при угле регулирования 90° и уменьшается при других углах. Изменение амплитуды импульсов может повлечь за собой сбой в работе тиристорного блока. Трансформатор имеет сложную конструкцию, больщой вес, габариты и стоимость, практически не возможен в интегральном исполнении. Управление фазовым сдвигом в известной схеме осуществляется больщим током, намагничивающим сердечник трансформатора,, поэтому усложняется и остальная часть схемы управления.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в цепь эмиттера лавинного транзистора включены последовательно диод в непроводящем направлении и конденсатор, общая точка которых подключена через резистор к источнику управляющего напряжения и через другой резистор и дополнительный диод в проводящем направлении - к источнику переменного напряжения, причем к аноду этого дополнительного диода подключен зарядный резистор релаксационного генератора.

Это позволяет расщирить пределы регулирования, уменьшить мощность управления, увеличить амплитуду и крутизну фронтов управляющих импульсов.

На фиг. 1 дана электрическая схема, предлагаемого устройства; па фиг. 2 - кривые., характеризующие состояние лавинного транзистора; па фиг. За, б, в, г - временные диаграммы работы устройства.

Коллектор транзистора 1 с резистором 2 в базе через зарядный резистор 3 и диод 4 подключен к источнику переменного напряжения 5. Наколительный конденсатор 6 одним концом подключен к коллектору транзистора 1, а другим - к управляющему электроду тиристора 7, параллельно управляющему электроду последнего подключеп щунтирующий резистор 8. В цепь эмиттера транзистора через диод 9, предохраняющий эмиттерный переход ог пробоя, включен конденсатор 10. К общей точке диода 9 и конденсатора 10 подсоединены через зарядный резистор 11 и диод 4 источник 5 питания и через другой зарядный

резистор 12 источник 13 управляющего напряжения. Нагрузочное сопротивление 14 включено в цепь анода тиристора 7.

Когда напряжение источника 5 питания становится отрицательным, а транзистор 1 закрыт, накопительный конденсатор 6 заряжается от источника 5 питания то цепи: диод 4 -зарядный резистор 3 - шунтирующий резистор 8 (см. фиг. Зв). Заряжается также и конденсатор 10 по цепи: источник 5 питания - диод 4 - зарядный резистор 11, и от источника положительного управляющего напряжения 13 через резистор 12 (см. фиг. 36). Заряд конденсатора 6 прекращается в момент времени 0) , так как диод 4 оказывается закрытым, поскольку напряжение на конденсаторе 6 становится больще напряжения источника 5 питания. Запертое состояние лавинного транзистора I обеспечивается соответствующим выбором исходной рабочей точки транзистора на участке вольтамперной характеристики с больщим положительным сопротивлением (см. фиг. 2, точка в положении I). При этом на лавинном транзисторе падает напряжение равное величине f/o, близкой к напряжению включения t/p . Запирающее напряжение на базе лавинного транзистора создается отрицательным ..напряжением конденсатора 10 (см. фиг. 36). Это напряжение возникает при соответствующем вЫ;боре резисторов 11 и 12 и напряжений истачников 5 и 13 питания. Диод 9 при этом прейо}фаняет эмиттерный переход от пробоя.

С момента времени )ti конденсатор 10 начинает перезаряжаться, стремясь к величине положительного управляющего источника 13. Разряжается также конденсатор 6. Но постоянная времени разряда конденсатора, примерно равная (Кц+Кз)-Сб, выбирается намного больше постоянной конденсатора 10, равной примерно 12-Сю, поэтому спад напряжения на конденсаторе 6 будет незначительным до самого момента включения транзистора, в момент времени ш (см. фиг. Зв).

При ( диод 4 препятствует прохождению положительной полуволны напряжения источника 5 питания, поэтому процессы в схеме происходят независимо от цепи источника 5 питания. В момент времени cofe напряжение на конденсаторе 10 становится равным напряжению отпирания t/отп транзистора 1, вольтамперная характеристика лавинного транзистора 1 «сворачивается и рабочая точка перемещается из положения I в положение П (см. фиг. 2). характеризующееся отрицательным сопротивлением. Лавинный транзистор включается, его сопротивление резко падает и накопительный конденсатор 6 разряжается через открытый транзистор на конденсатор 10 и параллельно включенные шунтирующий резистор 8 и управляющий электрод тиристора 7.

Тиристор включается и к сопротивлению 14 нагрузки прикладывается напряжение источника 5 питания (см. фиг. Зг). Разряд конденсатора 6 происходит до тех пор, пока напряжение на нем не станет равным остаточному падению напряжения t/з на лавинном транзисторе 1, после чего транзистор I выключается. При разряде конденсатора 6 напряжение

на конденсаторе 10 становится отрицательным и конденсатор 10 под действием источника 13 управляющего напряжения снова начинает перезаряжаться, стремясь к величине напряжения этого источника Un,. При этом транзистор

может включаться вновь и конденсатор 6 разряжается на управляющий электрод тиристора и шунтирующий резистор 8. Но тиристор 7 уже включился, поэтому наличие последующего импульса не имеет значения.

С момента ( начинается заряд конденсатора 6 и конденсатора 10. Ввиду того, что напряжение на конденсаторе 10 становится отрицательным, это напряжение запирает эмиттерный переход, тем самым обеспечивая запертое состояние транзистора 1 и расположение исходной рабочей точки в положении I (фиг. 2) вольтамперной характеристики транзистора. Конденсатор 6 заряжается до величины напряжения L/O.

Далее процессы в схеме происходят аналогично.

Таким образом, включение тиристора 7 возможно во всем диапазоне , для этого необходимо изменять величину управляющего напряжения 13 (Un,). С увеличением и,г, точка перейдет из положения А в положение Б (см. фиг. 36), т. е. изменится угол включения от значения ai до 02.

Предмет изобретения

Устройство для фазового управления тиристором, имеющим нагрузку в цепи анода, содержащее релаксационный генератор на лавинном транзисторе с зарядным резистором, отличающееся тем, что, с целью расширения пределов регулирования, уменьщения мощности управления и увеличения амплитуды и крутизны фронтов управляющих импульсов, в цепь эмиттера лавинного транзистора включены последовательно диод в непроводящем направлении и конденсатор, общая точка которых подключена через резистор к источнику управляющего напряжения и через другой резистор и дополнительный диод в проводящем направлении - к источнику переменного напряжения, причем к аноду этого дополнительного диода подключен зарядный резистор релаксационного генератора.

фие

л/

.З