Устройство для импульсно-фазового управления

ЗОБРЕТЕН И У СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТО ависимое от авт, свидетельствааявлено 03,1.1971 ( 1617102/24-7 л. Н 02 р 1316 нием заявкириса орите Государстеенныи комитеСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий К 621.314.721(088.8 нь25 публиковано 29 Х.1973,икования описания 25.Х.197 Авторыизобретения Ю. Б, Соколовский, М. Ю. Файнберг, А. ДМ. И. Янкелевич.П,Р вите СТРО О АВЛЕ МПУЛЬСНО-ФАЗОВОГТИРИСТОРАМИ Это позволяе расширить обл устройства. На фиг, 1 пр дл я иминул ясно-ф а, б,изображень преобразователя в - графики на ства. Узел синхрон ночного сопроти терную цепь тр го соединен с э ратора б. Меж включены пара б,и стабилитро катод стабилит зистора 3, а кат ментов к базе т включено межд стора 3. Синхр ответствующей сопротивление(1 О, И, 12, 13) 25 литрон 7. Диод ляющего перех соединен к кат равляющему эл Между катоддставлена схе зовопо управл характеристик вход - выход ряжений при р а устроиства ия; на фиг,2 одно фазного на фиг,За, б, боте устройгулир в эми которо 4 инте в 3 и иристо сто а р и транх эление 8 анзис соющее мост табивестныным тр база к тивлен ройствтранзи к анод им перех Изобретение относится к области электротехники и касается управления тиристорными преобразователями, Известны системы импульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорными преобразователями при большом разнообразии схемных решений, которые строятся по вертикальному или интегральному принципам.При этом СИФУработающие 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 импульсы управления (выходные импульсы устройства), еще и нерабочий полупериод,Предлагаемое устройство отличается от изх тем, что оно снабжено вспомогательанзисторным ключом, цепь эмиттер - оторого через ограничивающее сопроие связана с управляющим входом уста, коллектор подсоединен к эмиттеру стара интегратора, а база подключена у вспомогательного тиристора. т повысить быстродеиствие и асть применения известного изации 1 состоит из ревления 2, включенногоанзистора 3, коллектормиттером транзистораду базами тра,нзистороллельно соединенные тн 7. При этом анод тирирона подключены к базеод и анод соответственныранзистора 4. Сопротивлеу базой и коллектором тронизирующее напряжениефазы через ограничива9 подается на диодныйи далее на тиристор б и с14 служит для защиты упраода тиристора б и анодом пооду тиристора, а катодом к уектроду его,ом тиристора б и его управлм подключена также цепочкиз вторичной обмотки 15 импульсного трансформатора 1 б 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 1 б и динистору 21, параллельно которому подключен диод 22, защищающий динистор от обратных напряжений. Вторичные обмотки (23, 24, 25, 2 б) импульсного трансформатора подсоединяются к управляющим электродам силовых тиристоров однофазного полностью управляемого моста.Схема работает следующим образом. В эмиттерную цепь транзистора 3 через сопротивление 2 подается управляющее напряжение Уу (через переход эмиттер - базу течет токУу1 У= У, где Р, - сопротивление 2). В колЯулекторной цепи этого транзистора при наличии коллекторного источника (напряжение на стабилитроне 7 до момента 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 Рс -Лссопротивление 8, а У, - напряжение синхронизации, ограниченное стабилитроном 7).Таким образомна вход, интегратора поступает сумма двух токов - (1+1,). В тот момент, когда на выходе интегратора напряжение достигает величины У, - напряжения включения динистора 21 - емкость 18, через включенный динистор разряжается на первичную обмотку 20 импульсного трансформатора 15, при этом во вторичных обмотках трансформируется управляющий импульс, 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,напряжения (при переходе тока в контуре 1.С через нуль). Управляющие импульсы подаются к силовым тиристорам и на управляющий электрод тиристора б. Тиристор б включается, снимая синхронизирующий сигнал У, со входа интегратора (фиг, За), и одновременно отключается сигнал управления У (фиг, Зб), так как напряжение Уст на стабилитроне 7 используется в качестве коллекторного источника для транзистора 3 (при включенном тиристоре б коллекторный источник транзистора 3 отсутствует). Причем так как с диодного моста (10, 11, 12, 13) на тиристор б и стабилитрон 7 подается, выпрямленное однофазное напряжение (фиг. Зв), то после включения тиристора при любом фазовом, сдвиге в конце каждого полупериода, когда напряжение и ток проходят через нуль, тнристор б выключается, и в началекаждого полупериода на вход интеграторавновь подается сумма двух токов (1,.+1,).5 Происходит интегрирование нх до Уо и выдачи управляющего импульса и т. д.Таким образом, предлагаемая СИФУ каждый полупериод вырабатывает управляющийимпульс с фазовым сдвигом, пропорциональ 10 ным вольт-секундному интегралу управляющего напряжения в данный полупериод за времяс начала его и до выдачи управляющего импульса (площадка Я, фиг. Зб),Рассмотрим основные соотношения, харак 15 теризующие работу предлагаемой СИФУ:- ( + )"=+ "и, (2)о20 где У, - напряжение выключения динистора 21,С/, - синхронизирующее напряжение, ог.раниченное напряжением стабилизации стабилитрона 7,Я, и Яу - сопротивления цепей управления и25 синхронизации.На фит. 3 а вольт-секундный интеграл -асобозначен 5 ь а второе слагаемое -а наСуйу30 фиг. Зб обозначено 5,. Регулировкой сопротивления 8 можно выставить любой начальныйугол фазового сдвига а при управляющем,импульсе Уу=О, Рассмотрим случай активной нагрузки при У=О; а=д; тогда из выракения35 (2) получим:10 -ф (3)(для этого случая площадка 5 должна быть40 равна 5, (фиг. Зв).Окончательное выражение для регулировочной характеристики предлагаемой СИФУ следующее:(4)где б - управляющий сигнал в относительных единицах.Рассмотрим характеристику вход - выход 50 однофазного тиристорного преобразователя,Среднее напряжение на его выходе (на нагрузке - фиг. Зв)О, = (1+ сов о), (о)55где Уп, - амплитуда сетевого напряжения.Для составления характеристик У,р -- (О)СИФУ прототипа,и предлагаемой СИФУ произведем их построение,для однофазного вари апта (см. фиг. 2) на основании нижеприведен,- ной таблицы. При этом среднее значение выходного напряжения берется в относительных единицах.65- = Ус - (1 + соз а),//ср 1,53 1,32 1,07 0,32 0,2 1,945 0,59 0,9 1Уа 3/4 2/3 3/5 3/7 2/5 1(2 1 1 а г,2/3 1 2/3 1 1/6 2 2/3 5/12 1/3 4/15 2/21 1,15 1/6 1(24 3 Таким образом характеристика Уср=(СУ) для однофазного преобразователя в предлагаемой СИФУ (фиг. 2 б) 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 оигналу). Итак, предлагаемая СИФУ имеет по сравнению с прототипом более благоприятные динамические и статические характеристики и дает возможность упростить схему управления маломощного однофазного преобразователя (применить один комплект СИФУ), сделав ее одноканальной. П,редмет 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, отличаюи 1 ееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области примене ния, оно снабжено вспомогательным транзисторным ключом, цепь эмиттер-база которого через ограничивающее сопротивление связана с управляющим входом устройства, коллектор подсоединен к эмиттеру транзистора интегра тора, а база подключена к аноду вспомогательного тиристора,едак 755 инистро Заказ 27 Подписное Тираж итета Совета М ний и открытии кая наб д 4/5 ИИ ипография, пр. Сапунов Изд.730 Государственного коь по делам изобрет Москва, Ж, Рауш