Тиристорный стабилизатор напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M7/155 G05F1/64 

(54) ТИРИСТОРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕ НИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматических устройствах и источниках, питания.

Известен тиристорный стабилизатор напряжения, содержащий источник переменного тока, нагрузку, включенную в силовую цепь тиристора, управляемого релаксационным генератором 1.

Для синхронизации управляющих импульсов с частотой сети и срыва генерации, т. е. отсутствие управляющих импульсов на тиристоре после включения тиристора, релаксационный генератор подключен к напряжению на переходе анод-катод тиристора.

Из-за этого релаксационный генератор нельзя использовать для управления двумя тиристорами в двухполупериодном выпрямителе со средней точкой или в двухполупериодном мостовом выпрямителе, так как в этом случае один и тот же релаксационный генератор должен быть одновременно подключен к анодам двух тиристоров, что приводит к короткому замыканию, поэтому в этом случае приходится использовать два релаксационных генератора, т. е. свой для каждого тиристора. Кроме того, напряжение питания релаксационного генератора равно

напряжению источника питания выпрямителя, что приводит к значительным потерям в цепи управления тиристором в высоковольтны.х выпрямителях, а в низковольтных, в которых напряжение переключения однопереходного транзистора незначительно меньще напряжения питания выпрямителя, - к увеличению начального угла отпирания тиристора, что снижает функциональные возможности стабилизатора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тиристорный стабилизатор напряжения, содержащий выпрямитель на двух тиристорах, . анодами подключенных к выводам для подключения источника переменного напряжения, катода.ми - к одному из выводов для подключения нагрузки, а управляющими электродами - к выходу релаксационного генератора 2.

В этом стабилизаторе напряжения синхронизация управляющих импульсов тиристорами с частотой сети осуществляется за счет подключения релаксационного генератора на однопереходном транзисторе к трапецеидальному напряжению, получаемому на стабилитроне при питании его от дополнительного высоковольтного выпрямителя без фильтра.

Данная схема управления тиристорами имеет значительные потери мощности как из-за наличия высоковольтного источника питания релаксационного генератора необходимого в высоковольтных и в низковольтных выпрямителях, так и из-за отсутствия срыва генерации релаксационного генератора после включения тиристоров. Кроме того, за счет включения в зарядную цепь высокоомного резистора и питания релаксационного генератора трапецеидальным напряжением начальный угол отпирания тиристоров довольно велик, особенно на повыпленной частоте напряжения сети, что сужает диапазон регулирования и функциональные возможности устройства. Велики также потери мощности в цепи управления тиристорами, что уменьшает КПД стабилизатора.

Целью изобретения является новыщение КПД и расщирение функциональных возможностей стабилизатора.

Это достигается тем, что в тиристорном стабилизаторе напряжения, содержащем выпрямитель на двух тиристорах, анодами подключенных к выводам для подключения источника переменного напряжения, катодами - к одному из выводов для подключения нагрузки, а управляющими электродами - к выходу релаксационного генератора, релаксационный генератор выполнен на тиристоре, анод которого, соединенный через стабилитрон с управляющим электродом, через параллельно соединенные конденсатор и диод в обратном направлении подключен к указанному выводу для подключения нагрузки и через последовательно соединенные диод в обратном направлении и коллекторэмиттерный переход управляющего транзистора, база которого через узел отрицательной обратной связи соединена с выводами для подключения нагрузки, - к положительному полюсу низковольтного источника ПОСТОЯННОГО тока, отрицательный полюс которого подсоединен ко второму выводу для подключения нагрузки. Принципиальная электрическая схема тиристорного стабилизатора напряжения представлена на чертеже. Стабилизатор напряжения содержит источник 1 переменного тока, выпрямитель на тиристорах 2 и 3, в катодную цепь которых включена нагрузка 4, а между управляющими электродами к катодам тиристоров включен релаксационный генератор на тиристоре 5 со стабилитроном 6 в цепи управляющего электрода и конденсаторе 7, щунтированном диодом 8, и низковольтный источник 9 постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с третьим выводом нагрузки 4, а положительный полюс через управляющий транзистор 10 - с узлом 11 отрицательной обратной связи по выходному

напряжению, диод 12 подключен к аноду тиристора 5.

Тиристорный стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При подаче напряжения источников 1 и 9 происходит заряд конденсатора 7 через управляющий транзистор 10. Как только напряжение на конденсаторе 7 достигнет напряжения пробоя стабилитрона 6, тиристор 5 открывается и происходит разряд конденсатора 7 через открытый тиристор 5 и 0 управляющие электроды тиристоров 2 и 3.

Тиристор,(например, 2) на анод которого в этот момент подается напряжение положительного полупериода источника 1, открывается. Положительное напряжение источника 1, величина которого выбирается больше напряжения источника 9, прикладывается к нагрузке 4, а следовательно, через диод 8 - к диоду 12. Диод ,12 закрывается и отключает источник 9 от релаксационного генератора на тиристоре 5 со стабилитроном 6 и конденсаторе 7, т. е.

0 происходит срыв генерации релаксационного генератора после включения тиристора 2. Ток через тиристор 5 по мере разряда конденсатора 7 уменьщается, и при достижении тока отключения происходит выключение S тиристора 5. Следующий заряд конденсатора 7, а следовательно, и выдача управляющего импульса на тиристоры 2 и 3 возможен только после запирания тиристора 2. После смены полярности напряжения на тиристорах 2 и 3 и запирания тиристора 2 напряже0нием отрицательного полупериода источника питания 1 напряжение на катодах тиристоров 2 и 3, а следовательно, и на соединенном с ними выводе нагрузки 4 становится равным нулю, диод 12 открывается и происходит аналогичный заряд и разряд конденсатора и срыв генерации релаксационного генератора на время, пока открыт тиристор 3.

Выходное напряжение стабилизатора напряжения определяется временем открытого и закрытого состояния тиристоров 2 и 3, которое регулируется за счет изменения времени заряда конденсатора 7. При изменении выходного напряжения, например., при увеличении, за счет узла II отрицательной обратной связи уменьшается отрицательный потенциал на базе транзистора 10, увеличивается сопротивление транзистора 10. Это уменьшает время заряда конденсатора 7, т. е. уменьшает время открытого состояния тиристоров 2 и 3, что приводит к уменьшению выходного напряжения и благодаря этому осуществляется стабилизация напряжения. Нагрузка 4 может быть любой как чисто омической, так и индуктивной или индуктивно-емкостной с шунтирующим диодом, а выходное напряжение при соответствующем выборе стабилитрона и диода 12 меняется в широких пределах. Величина напряжения источника 9 в высоковольтных выпрямителях

может быть во много раз меньше напряжения питания выпрямителя, а в низковольтных выпрямителях - примерно равна напряжению питания выпрямителя.

Такое включение релаксационного генератора и низковольтного источника постоянного тока уменьшает по сравнению с известным потери в цепи управления тиристоров выпрямителя как за счет использования низковольтного источника постоянного тока для питания релаксационного генератора, так и из-за срыва генерации релаксационного генератора на время открытого состояния тиристоров выпрямителя, что повышает КПД стабилизатора, а отсутствие в зарядной цепи конденсатора высокоомного резистора и питание релаксационного генератора от источника постоянного тока уменьшает начальный угол открывания тиристоров практически до нуля, что расширяет функциональные возможности стабилизатора.

Формула изобретения

Тиристорный стабилизатор напряжения, содержащий выпрямитель на двух тиристорах, анодами подключенных к выводам для подключения источника переменного напряжения, катодами - к одному из выводов для подключения нагрузки, а управляющими электродами - к выходу релаксационного генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, релаксационный генератор выполнен на тиристоре, анод которого, соединенный через стабилитрон с управляющим электродом, через параллельно соединенные конденсатор и диод в обратном направлении подключен к указанному выводу для подключения нагрузки и через по0следовательно соединенные диод в обратном направлении и коллектор-эмиттерный переход управляющего транзистора, база которого через узел отрицательной обратной связи соединена с выводами для подключения нагрузки, - к положительному полюсу низковольтного источника постоянного тока, отрицательный полюскоторого подсоединен ко второму выводу для подключения нагрузки.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

J 1971, с. 242, рис. 935 (прототип).