Устройство для управления тиристорными ключами Советский патент 1976 года по МПК H03K17/56 H02M1/06 

интегратора- регулируют длительность выходных импульсов. такой модулятор обеспечивает только ча стотно-импульсиое управление тиристорами, нри котором частота включений тиристоров увеличивается с увеличением сигнала управления. Такой закон регулирования неэкономичен, так как с увеличением частоты увеличиваются потери на иереключение. Обычно в ключах используют обратную зависимость частоты переключения тиристорсив от напряжения управления. Кроме того, данная схема создает высокий уровень пульсаций тока в нагрузке, так как в зоне малых сигналов управления и, следовательно, малых нагрузок частота иереключений наименьшая. При постоянной частоте коммутации уровень пульсаций достигает максимума при ,5, поэтому для снижения уровня пульсаций необходимо повышать частоту коммутации в области у 0,5. Переключение напряжения на конденсаторе интегратора осундествляется при помощи реле, которое снижает надежность работы схемы и уменьшается сро-к ее службы.

Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон изменения относительной продолжительности импульсов управления и увеличить их частоту в области средних значений управляющего сигнала. Это достигается тем, что оно содержит нелинейный дифференциальный сумматор, выход которого подключен ко входу интегратора, инвертирующий вход сумматора через два донолительных резистора, а неинвертирующий вход через третий дополиительный резистор и диоды подключены к источнику управляющего сигнала, причем средняя точка первых двух дополнительных резисторов зашунтирована цепочкой из дополнительных диодов.

На чертеже дана принципиальная схема описываемого устройства.

Выход интегратора 1 соединен со входом компаратора 2 и входом нуль-органа 3 формирователя импульсов. Выход компаратора 2 соединен через две параллельные цепочки, состоящие из резистора 4, диода 5 и резистора 6, диода 7, со входом интегратора 1. Выход нелинейного дифференциального сумматора 8 подключен ко входу интегратора 1, инвертирующий вход сумматора через два ополнительных резистора 9 и 10 соединен с ВЫХОДОМ источника 11 управляющего сигала, а неинвертирующий вход через третий ополнительный резистор 12 и диоды 13-15 также соедииен с 1выходом источника 11 упавляющего сигнала, который подключен ко ходу нуль-органа 3 формирователя импульов. Второй вход компаратора 2 соединен с сточником опорного напряжения f/i. Средяя точка резистора 9 и 10 через диоды 16 и 7 подключена к: нулевой шине. Конденсатор 18, соединяющий неинвертирующий вход и ыход нуль-органа 3, осуществляет положиельную обратную связь и способствует ускорению переходных процессов, что улучшает фронты выходных импульсов.

Устро1 С1«о работает следуюпщм образом. При подаче наиряжения питания и отсутствия управляющего сигнала компаратор 2 находится в исходном состоянии и его выходиое напряжение через резистор 4 и диод 5 -подается на вход интегратора 1. На выходе интегратора 1 появляется напряжение, измеияющееся по линейному зако)1у с относительно

небольшой скоростью, так как резистор 4

выбирают достаточно большим (нанример, с

сопротивлением бОкО.м).

По достижении уровня срабатывания комиаратора 2, задаваемого источником напряжения Ui, последний переключается, изменяет полярность выходного напряжения, и на в.код интегратора 1 подается напряжение через резистор 6 и диод 7. Скорость уменьщения напряжения на выходе интегратора 1 велика, так как резистор 6 выбирают небольшим по величиие. (например, с сопротивлением 1 кОм), и интегратор практически мгновенно возвращает компаратор 2 в исходное

состояние.

В дальнейшем процесс переключения компаратора 2 повторяется и на выходе интегратора 1 формируется пилообразное напряжение, имеющее практически вертикальный задНИИ фронт.

Выходное напряжение интегратора 1 сравнивается с напрял внием управляющего источника 11 в нуль-органе 3 формирователя импульсов. В момент равенства этих напряжеиий нуль-орган 3 срабатывает и остается в этом положении до тех пор, пока пилообразное напряжение интегратора 1 не уменьшится до уровня управляющего напряжения. Изменяя величину унравляющего напряжения, можно регулировать длительность выходных импульсов нуль-органа 3.

После открытия диодов 16 и 17 напряжение на выходе сумматора 8 остается постоянным и не зависит от величины управляющего сигнала.

При дальнейшем увеличении входного сигнала открываются диоды 13-15. Напряжение на входе дифференциального сумматора 8 начинает уменьшаться и при некотором

значении управляющего сигнала достигает нулевого значения. Таким образом, на выходе сумматора 8 формируется напряжение трапециевидной формы, имеющее постоянное значение в области средних зиачений входного сигнала. Пзменяя количество и тип диодов во входных цепях сумматора 8, можно изменять форму выходного напряжения. Это напряжение также подается на вход иитегратора 1 и суммируется с напряжением, поступаемым на интегратор с выхода компаратора 2. На участке плавного изменения выходного напряжения интегратора 1 добавочное напряжение увеличивает наклон пилы и тем самым повышает частоту работы интегратора. Частота достигает максимального значения в ооласти средних значении напряжения управления, т. е. в области средних значений Y. При малых и больших значениях f частота с П1жается и удерживается на заданном уровне, определяемом допустимыми величинами временных интервалов тиристорных ключей. Степень подъема частоты легко регулируется резистором 19. Изменением числа диодо В, использованием стабилитронов или других нелинейных элементов можио получить требуемую зависимость изменения частоты в области средних значений Y и оптимальную характеристику управления тиристорными ключамИ.

Экономический эффект предлагаемого устройства заключается В улучшении регулировочных характеристик силовых тиристорных преобразователей и в повышении энергетических показателей регуляторов мощности.

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорными ключами, содержаш.ее интегратор, компаратор, выход которого через встречно-лараллёль1но включенные диоды и резисторы подключен ко входу интегратора, нуль-орган формирователя импульсов и источник управляющего сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона изменения относительной продолжительности импульсов управления и увеличения их частоты в области средних значений управляющего сигнала, оно снабжено дополнительными резисторами, диодами и нелинейным дифференциальным сумматором, выход которого подключен ко входу интегратора, инвертирующий вход сумматора через два первых дополнительных резистора, а неинвертирующий вход через третий донолнительный резистор и диоды подключены к

источнику управляющего сигнала, причем средняя точка первых двух дополнительных резисторов подключена через цепочку из дополнительных диодов к общей щине устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.С. В. Куликов «Управляемые мультивибраторы на транзисторах, изд. «Энергия,

1966.

2.А. Н. Киселев «Транзисторно-магнитные импульсные усилители среднего значения тока в сб. «Полупроводниковые приборы и их применение, изд. «Соврадио, 1961, вып. 7.

3.Ю. Н. Гришанов «Частотно-импульсные модуляторы на основе УПТ с импульсной обратной связью в сб. «Электронная техника

в автоматике, изд. «Соврадио, 1973, вып. 4, стр. 100-107 (прототип).

вохоЗ