Устройство для стабилизации режима горения газоразрядной лампы

.801023679 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ж Н 05 В 41 392 АРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДОДЕгрОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯи явтсясисии сиидтаяаствув П(72) М.Е. Клыков С.А. Георгобианн, Н.Д. Козак, Е.Г. Овсепьянц, Б.П. Сысоев, Л,И. Цыгенько и Н.Н. Шкуро (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический светотехнический институт(56) 1. Патент Великобритании М 1529824, кл. Н 2 Н, 1976.2. Разработать полупроводниковые пускорегулирующие аппараты(ППРЛ) для газоразрядных источников света, обладающих повышенным цо 85 КПД.Отчет по теме С 02.8050 В гос.рег.78065030, ВНИСИ, рук. Розенталь Э.С. М, 1978, с, 64.(54)(57) 1. УстРОйство Для стквили- ЗАЦИИ РЕЖИМ ГОРЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ 3 ИМПЫ, содержащее блок статической стабилизации, управляемый трехфазный выпрямитель, блок динамической стабилизации, инвертор с четырьмя;, ключами постоянного тока, блок зажигания разряда и блок управления,причем входы блока статической стабилизации подключены к выводам дляприсоединения к трем фазам сети питания, а выход блока статическойстабилизации подключен к входу управляемого трехФазного выпрямителя,выход которого соединен через блокдинамичесокй стабилизации с входоминвертора, подключенного выходом квыходу блока зажигания разряда ик выходам для подключения газораэрядной лампы, выходы блока управления соединены с управляющими входами управляемого трехфазного выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности работы устройства, оно снаб- Яжено блоком ограничения напряженияи блоком защиты, а в блоке управления предусмотрен шунтирующий тиристор, оричви вход блока ограиичвиия Снапряжения и питающий вход блоказащиты подключены к входу инвертора,выход блока ограничения напряженияподключен к входу блока зажиганияи к управляющему входу блока защиты,выход. которого подключен к управляю- (щему входу шунтирующего тнристора.1023679 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок ограничения напряжения выполнен с использованием тиристора резистора, конденсатора, стабилитрона и диода, причем анод тиристора блока ограничения соединен с плюсовым выводом входа блока ограничения напряжения и с катодом стабилитрона, анод которого через диод подключей к управляющему электроду тиристора блока ограничения, катод которого соединен с одним из выводов резистора, с одной из обкладок конденсатора и с положительным выводом выхода блока ограничения напряжения, а другой вывод резистора идругая обкладка конденсатора подключены.к минусовому выводу входа и к отрицательному выводу выхода блока ограничения напряжения.3. Устройство по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что блок защиты выполнен с использованием тиристора, трансформатора тока, резистора, конденсатора и динистора, причем тиристор блока защиты анодом подключен к положительному выводу питающего входа блока защиты, а катодом через первичную обмотку трансформатора тока соединен с отрицательным выводом питающего входа блока защиты, с отрицательным выводом управляющего входа блока защиты и с одной из обкладок конденсатора блока 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов осветительных устройствах различного назначения, преимущественно слампами высокого давления, в частности типов ДРИ и ДРИШ, применяемыхв прожекторах,Известно устройство, содержащееимпульсный стабилизатор с цепямиобратной связи по току и мощнбсти,которое стабилизирует параметры ра"бочего режима гаэоразрядной лампыи одновременно обеспечивает снижение пульсации светового потока 1,Недостатки этого устройства проистекают от совмещения функций стабилизации статической и динамической вольт-амперных характеристиклампы в одном блохе импульсногостабилизатора, Это обУСлаэливаетнеобходимость применения сложных иненадежных цепей обратной связи похоку и мощности ГЛ и существенно ограничивает предельнув выходную мокеность на уровне 250 Вт. Надежиостьвсего устройства также невысока,защиты, другая обкладка которого через динистор соединена с управляющим электродом тиристора блока за 1 щиты и через резистор блока защиты1 подключена к положительному выводууправляющего входа блока защиты, авыводы вторичной обмотки трансформатора тока подключены к выводам выхода блока защиты,4, Устройство по пп,1,2 или 3, " о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен с использованием конденсатора, четырех резисторов, причем управляющий переход шунтирующего тиристора подключен к выводам управляющего входа блока управления, анод.шунтирующего тиристора соединен с одной из обкладок конденсатора блока управления и с одним иэ выводов всех четырех резисторов блока управления, один иэ которых соединен. другим выводом с выводом для подключения к положительному полюсу источника питания, другой вывод второго, третьего и четвертого резисторов блока управления подключен к индивидуальным выводам трех выходов блока управления, а другая обкладка конденсатора блока управления, катод шунтирующего тиристора и вывод для подключения к отрицательному полюсу источника питания соединены с общим выводомтерх выходов блока управления. 2так как при пробое транзистора импульсного регулятора неизбежен выход из строя по крайней мере половины транзисторов инвертора.5 Наиболее близким к изобретениютехническим решением является устройство, содержащее последовательно соединенные блок статической стабилизации, трехФазный выпрямитель, щ блок динамической стабилизации иинвертор на четырех ключах постоян,ного тока 2Однако. при эксплуатации подобнЫхаппаратов наблюдается ряд явлений, в основном связанных с переходными режимами, возникающими при зажига,нии разряда, обрыве линии, неисправностях или пагасании гаэоразрядной лампы..В частности, при мощности лампы, 20 превышающей 250 Вт, необходимо использовать Трехфазные схемы выпрям" левик. Это ведет к резкому увеличению напряжения холостого хода инвертора и требует применения транэисто ров с чрезмерным запасом по напряжению. Это удорожает устройство и снижает его надежность, особенно в режимах длительного незажигания разряда. При обрыве линии появляется также опасность поражения электрическим током, так как зажигающие 5 устройства для ГЛ высокого давления способны формировать импульсы с амплитудой до 60 кВ. Длительный режим холостого хода отрицательно влияет на срок службы элементов. 10Целью изобретения является позы" шение надежности работы устройства путем ограничения величины и времени воздействия напряжений, прикладываемых к транзисторам инвертора, в период зажигания разряда, при неисправностях или погасании лампы, а также последующего напряжения на выходе трехфазного выпрямителя.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для стабилизации ре-. жима горения газоразрядной лампы, содержащее блок статической стабилизации, управляемый трехфазный выпрямитель, блок динамической стабилизации, инвертор с четырьмя ключами постоянного тока, блок зажигания разряда и блок управления, причем входы блока статической стабилизации подключены к выводам для присоединения в трем фазам сети питания, 30 а выход блока статической стабилизации подключен к входу управляемого трехфазного выпрямителя, выход которого соединен через блок динамической стабилизации с входом кивер" тора, подключенного выходом к выходу блока зажигания разряда и к выводам для подключения газоразрядной лампы, выходы блока управления соединены с управляющими входами управляемого 40 трехфазного выпрямителя, снабжено блоком ограничения напряжения и блоком защиты, а в блоке управления предусмотрен шунтирующий тиристор, причем вход блока ограничения напряжения и питающий вход блока защиты подключены к входу инвертора, выход блока ограничения напряжения . подключен к входу блока зажигания разряда и к управляющему входу блока защиты, выход которого подключен к 50 управляющему. входу шунтирующего ти-тистора.Кроме того, блок ограничения напряжения выполнен с использованием ,тиристора, резистора, конденсатора, стабилитрона и диода, причем анод тиристора соединен с плюсовым выводом .входа блока ограничения напряже:ния и с катодом стабилитрона, анод которого через диод подключен к уп равляющему электроду тиристора, катод которого соединен с одним из выводов резистора, с одной из обкладок конденсатора и с положительным выводом выхода блокаограничения на 5 Фпряжения, а другой вывод резистораи другая обкладка конденсатора подключены к минусовому выводу входа ик отрицательному выводу выхода блокаограничения напряжения,Блок защиты выполнен с использованием тиристора, импульсного трансформатора, резистора, конденсатораи динистора, причем тиристор анодомподключен к положительному выводупитающего входа блока защиты, а катодом через первичную обмотку импульсного трансформатора соединенс отрицательным выводом питающеговхода блока защиты, с отрицательнымвыводом управляющего входа блока защиты и с одной из обкладок конденсаторедругая обкладка которого через динистор соединена с управляющим электродом тиристора и через резисторподключена к положительному выводууправляющего входа блока защиты, авыводы вторичной обмотки импульсноготрансформатора подключены к выводамвыхода блока защиты.Блок управления выполнен с использованием конденсатора, четырехрезисторов, причем управляющий переход шунтирующего тиристора подключен к выводам управляющего входаблока управления, анод шунтирующеготиристора соединен с одной из обкладок конденсатора и с одним извыводов всех четырех резисторов,один из которых соединен другим вы-водом с выводом для подключения кположительному полюсу источника питания, а другой вывод второго, третьего и четвертого резисторов подключены к индивидуальным выводамтрех выходов блока управления, адругая обкладка конденсатора, катодшунтирующего тиристора и вывод дляподключения к отрицательному полюсуисточника питания соединены с общимвыводом трех выходов блока управления.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.Устройство содержит блок 1 статической стабилизации, выполненныйс использованием конденсаторов 2,3и 4 и подключенный к фазам трехфазной сети, управляемой трехфазныйвыпрямитель 5, выполненный на тиристорах 6,7 и 8 и диодах 9, 10 и 11,блок динамической стабилизации 12,мостовой инвертор 13, выход которогосвязан с выводами 14 и 15 для подключения газоразрядной лампы 16, атакже блок 17 зажигания разряда,вход питания которого подключен кодной иэ фаэ и нулевому проводу трехфаэной сети,выход блока 17 зажигания разряда связан с выводами 14 и15 для подключения газораэряднойлампы 16. Для обеспечения работы1023679 ВНИИПИ Заказ 4243/51 Тираж 845 Подписное филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 трехфазного выпрямителя 5 используется блок 18 управления, вход питания которого связан с выводами 19и 20 для подключения источника питания, а выходы 21, 22 и 23 подключены к управляющим электродам тиристоров 6,7 и 8.Блок 24 ограничения напряжениясодержит тиристор 25, резистор 26,конденсатор 27 и схему управленияна диоде 28 и стабилитроне 29. Выходы 30 и 31 блока ограничения связаныс управляющим входом блока 17 зажигания разряда. Выходы 32 и 33 блока.24 связаны с входом блока 34 эашитые 15Блок 18 управления трехфаэнымвыпрямителем 5 содержит конденсаторфильтра 35, резисторы 36, 37 и 38,шунтирующий тиристор 39 и резистор40 и тоансформатор 41 тока, вторичная обмотка 42 которого подключена куправляющему входу шунтирующего тиристора 39, а первичная 43 включенапоследовательно с тиристором 44 блоказащиты 34, который содержит резистор 45, конденсатор 46 и динистор47. Выход 48 и 49 блока 34 защиты .связан с управляющим входом блока18 упРавления трехфазным выпрямителем 5.Устройство работает следующим 30образом,После подачи напряжения сети ипоявления на входных питающих выводах 19 и 20 постоянного напряжения,отпирающего в соответствующие интервалы тиристоры 6, 7 и 8 выпрямителя 5, начинается нарастание напряжения на входах инвертора 13 и блоков ограничения напряжения 24 и защиты 34. Этот рост продолжается до 40тех пор, пока не будет достигнутозначение опорного напряжения стабилитрона 29, после чего следует отпирание тиристора 25. В результатепараллельно входу инвертора 13 оказывается включенной цепь иэ резистора 26 и конденсатора 27. В зависимости от их параметров можно ограничитьвеличину напряжения инвертора 13 прак"тически в:любых необходимых пределах.Обычно зта величина определяется типом используемой лампы. В течениевсего времени, пока на управляющем,входе блока 17 зажигания разрядаимеется напряжение, поступающее свыходов 30 и 31 блока 24 ограничения напряжения, блок 17 формируетимпульсы для зажигания лампы 16.Если в течение установленноговремени (обычно 1-3 с ) лампа 16 зажигается, то напряжение на выходе инвертора 13, равное напряжению на лампе 16, резко падает почти до.нуля. Это обеспечивает запирание тиристора 25 под действием напряжения конденсатора 27. Последний разряжается через сравнительно низкоомное сопротивление резистора 26, напряжение на управляющем входе блока 17 зажигания разряда исчезает, и он прекращает подачу импульсов на лампу 16.Если же зажигание лампы не произошло в течение 1-3 с, то за указанный промежуток времени происходят заряд конденсатора 46 через резистор 45 донапряжения отпирания дииистора 47, что приводит в свою очередь, к отпиранию тиристора 44 блока 34 защиты, В этом случае почти мгновенно тиристор 44 через первичную обмотку 43 трансформатора 41 тока закроет входные выводы инвертора 13. при этом амплитуда тока через тиристор 14 не превышает значения пускового тока лампы 16. Блок зажигания 17 прекращает подачу импульсов на лампу 16, а импульс тока через обмотку 43 и, следовательно 42 трансформатора 41 тока приводит к отпиранию шунтирующего тиристора 39 и прекращению подачи напряжений, отпирающих тиристоры 6, 7 и 8 трЬхфазного выпрямителя 5, что, в свою очередь, обуславливает исчезновение напряжения на его выходе.Аналогичный процесс наблюдается при погасании лампы, ее неисправностях, а также в случае обрыва кабеля прожектора.Повторное зажигание лампы возможно после отключения и подачи вновь напряжения сети на вход устройства.В вариантах устройства возможно также применение трехфазного выпрямителя на шести тиристорах. Блок динамической стабилизации может быть включен также между положительным выводом выпрямителя и положительным выводом входа инвертора, Применение блока ограничения позволяет снизить напряжение с 594 до 220-240 В. С учетом коэффициента запаса в таком устройстве,можно применять транзисторы с допустимым напряжением около 450 В вместо 1000-1200 В, как в схеме прототипа.Применение блока защиты позволяет исключить длительный режим холостого хода и сравнительно просто выполнять схему автоматического управления работой зажигающего устройства.Экономический эффект при использовании изобретения достигается эа счет уменьшения эксплуатационных расходов.