Устройство для импульсно-фазового управления

 

л =н-м е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03.1I.1971 (№ 1617102/24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

M. Кл. Н 02р 13/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

УДК 621.314.721(088.8) Опубликовано 29Х.1973. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 25.Х.1973

Авторы изобретения Ю. Б. Соколовский, М. Ю. Файнберг, А. Д. Шифман, В. П. Рудаков и

М. И. Янкелевич

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТИРИСТОРАМИ

Изобретение относится к обл асти электротехники и касается управления тиристорными преобразователями. Известны системы им пульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорными преобразователями при большом разнообразии схемных решений, которые строятся по вертикальному или интегральному принципам.

При этом СИФУ,,работающие по вертикальному принципу, реагируют на 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 быстродеиствие устройства. Работающие же по интегральному принципу СИФУ помехоустойчивы, но .имеют наряду с «рабочим» полупериодом, в котором вырабатываются импул ьсы 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-фазо вопо управления; на фиг.2 а, б,изображены характеристики однофазного преобразователя «вход — выход»; .на фиг. За, б, в — графики напряжений при работе устройства..

Узел синхронизации 1 состоит из регулировочного сопротивления 2, включенного в эмиттерную цепь транзистора 3, коллектор которого соединен с эмиттером транзистора 4 интегратора б. Между базами транзисторов 3 и 4 включены параллельно соединенные тиристор б,и стабилитрон 7. При этом анод тиристора и катод стабилитрона подключены к базе транзистора 8, 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, 11, 12, 18) и далее на тиристор б и стаби25 л итрон 7. Диод 14 служит для защиты управляющего перехода тиристора б и анодом подсоединен к катоду тиристора, а катодом к управляющему электроду его, Между катодом тиристора б и его управля30 ющим переходом подключена также цепочка

385384 из вторичной обмотки 15 им!пульсного трансформатора 1б и ограничивающего сопротивления 17.

Интегратор 5 собран на транзисторе 4 с емкостью 18 и источником постоянного напряжения Е, в его коллекторной цепи.

Формирователь, импульсов 19 включает в себя емкость 18, подсоединенную к первичной обмотке 20 импульсного трансформатора 1б и динистору 21, параллельно которому подключен диод 22, защищающий динистор от обратных напряжений. Вторичные обмотки (28, 24, 25, 2б) импульсного трансформатора подсоединяются к управляющим электродам силовых тиристоров однофазного полностью управляемого моста.

Схема работает следующим образом. В эмиттерную цепь транзистора 8 через сопротивление 2 подается управляющее напряжение

U (через переход эмиттер — базу течет ток

1У= У, где R — сопротивление 2). В колRy лекторной цепи этого транзистора при наличии коллекторного источника (напряжение на стабилитроне 7 до момен та включения тиристора б) течет коллекторный ток, практически равный 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 1,= — где Rp—

Rc сопротивление 8, à U, — напряжение синхронизации, ограниченное стабилитроном 7).

Таким образом,,н|а вход, интегратора поступает сумма двух токов — (1,,+1,). В тот момент, когда на выходе интегратора на пряжение достигает величины Up — напряжения включения динистора 21 — емкость 18, через включенный динистор разряжается на перв ичную обмотку 20 импульсного трансформатора

1б, при-этом во вторичных обмотках трансформируется управляющий им пульс, Затем в связи с колебательным характером переходного процесса в 1 с-контуре (1 индуктивность первичной обмотки 20 импульсного трансформатора) динистор 21 выключается вначале первой же. отрицательной полуволны,н апряжения (при переходе тока в контуре LC через нуль). Управляющие импульсы подаются к си:ловым тиристорам и на управляющий электрод тиристора б. Тиристор б включается, снимая синхронизирующий сигнал U, со входа интегратора (фиг, За), и одновременно отключается сигнал управления U (фиг. Зб), так как н апряжение Up, на стабилитроне 7 используется в качестве коллекторного источника для транзистора 8 (при включенном тиристоре б коллекторный источник транзистора 8 отсутствует). Причем так как с диодного моста (10, 11, 12, 18) на тиристор б и стабилитрон 7 подается, выпрямленное однофазное напряжение (фиг. Зв), то после включения тиристора при любом фазовом, сдвиге в конце каждого пол упериода, когда напряжение и ток проходят через нуль, тнристор б выключается, и в начале каждого полупериода на вход интегратора вновь подается сумма. двух токов (1,-+1,).

Происходит интегрирование нх до U и выдачи управляющего импульса и т. д.

Таким образом, предлагаемая СИФУ каждый полупериод вырабатывает управляющий импульс с фазовым сдвигом, пропорцион аль10 ным вольт-секундному интегралу управляющего напряжения в данный полупериод за время с начала его и до выдачи управляющего импульса (площадка $2 фиг. Зб).

Рассмотрим основные соотношения, характеризующие работу предлагаемой СИФУ:

U,=t(+ «)« = «+ "«, (2)

О

20 где Up напряжение выключения диHHcTolpa 21, U, — синхронизирующее напряжение, ограниченное напряжением стабилизации стабилитрона 7, Rp u Rz — сопротивления цепей управления и

25 синхронизации.

На фит. 8а вольт-,секундный и нтеграл — а

Rc обозначен Sl, а второе слагаемое — с. на

Uy

Ry

30 фиг. Зб обозначено $2. Регулировкой сопротивления 8 можно выставить любой начальный угол фазового сдвига а при управляющем,импульсе U =O, Рассмотрим случай активной нагруз ки при U .=О; а=а; тогда из выра«же ния

З5 (2) получим: 10 — с з 1с (3)

Rc (для этого случая площадка 82 долж на быть

40 равна S3 (фиг. Зв).

Окончательное выражение для регулировочной характеристики предлагаемой СИФУ следующее: (4) где U — управляющий сигнал в относительных единицах.

Рассмотрим характеристику «вход — выход»

50 однофазного тиристорного преобразователя.

Среднее напряжение на его выходе (н а нагрузке — фиг. Зв)

У, = (1+соз0.), (5)

55 где Um — амплитуда сетевого напряжения.

ДлЯ составлениЯ хаРактеРистик Уср — — 1(У )

СИФУ прототипа,и предлагаемой СИФУ произведем их построение,для однофазного вари60 анта (см. фиг. 2) на основании нижеприведен,ной таблицы. При этом среднее значение выходного напряжения берется в относительных единицах.

Ср — = U, = (1 + cos а).

385384

1/3

1/2 2/3

4/3 3/2

5/3

7/3 5/2

8/3 а pall

0,32 0,07

1,32 1,07

3/4 2/3

0,5З

0,945

0,88 0,78

1,88 1,78

2 3/2 — 0,1 — 0,41 — 0,68 — 0,8 — 0,88 — 0,99

COS а /ср

1,53

1,945

0,32 0,2

0,59

0,9

0,12

0,01

U а

3/5

3/7 2/5

З/8

1/г

1/З

1 1 а 2, 1 2/3 1 1/6

2 2/3

2/3

5/12 1/з

4/15

2/21 1, 15

1/6

1/24

1У

/ Г 7 г

I

1

i

С) ! +22

Таким образом характеристика У,р — — f(v) для однофазного преобразователя в предл агаемой СИФУ (фиг. 2б) сдвинута в начало координат параллельно характеристике СИФУ— прототипа 2-а на величину 1/л, в связи с этим ликвидирована «мертвая 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 управл ения маломощного однофазного преобразователя (применить один комплект СИФУ), сделав ее одноканальной.

1

l ! !

I

1

1

1

num

I 22

Предмет изобретения

Устройство для импульсно-фазового управления тиристорами, содержащее интегратор на транзисторе, формирователь импульсов и узел обратной связи по углу включения силовых тиристоров на вспомогательном тиристоре, отличаюи2ееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, 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.

385384 и8. Р

Редактор О. Авдеева

Корректоры: Л. Корогод и А. Николаева

Заказ 2771/3 Изд. № 730 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Ю. Бабаева

Техред Т. Курилко д

l f

Г г

Тг 7с