Полупроводниковый регулятор мощности

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 6 05 Р 1/66//Н 05 В 39/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088,6)Опубликовано 150482 Бюллетень Мо 14 Дата опубликования описания 15,04.82(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ Изобретение относится к регулято рам величины мощности в цепи электрической нагрузки, питаемой от сети переменного тока, и может быть использовано для регулирования мощности ламп накаливания, нагревательных элементов терморегуляторов, а также в системах автоматического регулирования.Известны электрические схемы регуляторов мощности (1) и 2),Недостатком таких устройств является сложность и большие габариты.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является полупроводниковый регулятор мощности, содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпрямительный иост, цепь задержки НЯ, параллельно подключенную накопительному конденсатору, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через последовательно соединенный с ней управляющий динистор включена параллельно конденсатору цепи задержки, а его вторичная обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующему дикистору, напряжение включения которого больше напряжения питания 13) В связи с тем, что в этом устройстве заряд конденсатора цепи задержки производится полупериодами питающего напряжения, при некотором значении угла 0 поступает момент, когданапряжение на конденсаторе становится равным напряжению в диагоналимоста и заряд емкости прекращается.Поэтому при плавном увеличениисопротивления цепи задержки мощность, отдавлемая в нагрузку, будетплавно уменьшаться от, д мумнгде Птнад- амплитуда напряжения сети; 5Нн - сопротивление нагрузки;до Ртт 1 т, которая определяется значением угла отсечкибтттп.20Ы - агся 1 п - - (11пзйт р Птъеагде Т - период питающего напряжения;Поом.чтн- напряжение открывания управляющего динистора,Мощность, соответствующая значению 25 8, определяется по формулетР(8-р -- , 5 и - Йчто для 9 даетПосле подставки в формулу (3) выражения (1) получаемПри дальнейшем увеличении сопротив 10 пения времяэадающей цепочки напряжеНие на конденсаторе эа один полу- период не достигает значения Бощ.Управляющий динистор не открывается, и напряжение на конденсаторе близкое к Поъи, сохраняется до начала следующего полупериода, Следовательно, напряжение На конденсаторе достигает Боиуже в самом начале следующего полупериода, и мощность, отда ваемая в нагрузку, скачком, возрастает примерно до значения 1/7 РщсТаким образом для динамического диапазона плавно регулируемых мощностей известного устройства полу чаемЧ Ртлт Рот к"Например, для управляющего динис тора типа 2 Н 102 Л Пр,у 5 В и пслагая Ртор 50 В (регулирующий динистор типа 2 Н 102 И находимРЧД = 100 д - . = Зб. 76331 102Такая величина динамического диапазона оказывается недостаточной для многих возможных применений устройства, в частности для прецеэион- щ 0 ных терморегуляторов.Целью изобретения является расширение динамического диапазона регулируемых мощностей.Цель достигается тем, что в полупроводниковый регулятор мощности, содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпрямительный мост, цепь задержки ВС, параллельно подключенную накопительному конденсатору, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через последовательно соединенный с ней управляющий динистор включена параллельно конденсатору цепи задерж ки, а его вторичная обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующемудинистору, напряжение включения которого больше напряжения питания - введены три дополнительных 60 диода, причем, в диагональ постоянного тока выпрямительного моставключены две цепочки, одна иэ которых состоит Иэ последовательно соединенных накопительного конденсатора и одного иэ донлнител.-ных Лио - дов, а другая - из конденсатора цепи задержки и встречно двух других дополнительных диодов, общая точ ка соединения которых подключена кобщей точке соединения регулирующего динистора и основного диода,На фиг, 1 представлена эпюра напря жения в диагонали моста, поясняющая принцип работы устройства, на фиг.2 электрическая схема полупроводникового регулятора мощности тока,Регулятор мощности состоит из сопротивления нагрузки 1, соединенного последовательно с выпрямительным мостом на диодах 2 - 5, в диагональ которого включены последовательно соединенные диоды б и регулирующий динистор 7, параллельно которому включены последовательно соединенные защитный диод 8 и вторичная обмотка импульсного трансформатора 9 и последовательно соединенные диод 10 и конденсатор 11 цепи задержки, соединенный через управляющий динистор 12 с первичной обмоткой импульсного трансформатора 9, в диагональ укаэанного моста включены также последовательно соединенные диод 13 и накопительный конденсатор 14, параллельно которому включена цепь задержки из конденсатора 11 и резистора 15.Устройство работает следующим образом.При отсутствии напряжения включения на динисторе 7, он закрыт, так как максимальное амплитудное значение напряжения питания не достаточно для открывания динистора 7. Ток в нагрузке отсутствует, Сигнал, управляющий включением динистора 7 формируется с помощью управляющего динистора 12, напряжение открывания которого значительно меньше напряжения сети, При заряде конденсатора 11 до напряжения включения динистора 12, последний открывается и конденсатор разряжается через первичную обмотку импульсного трансформатора, формируя управляющий импульс, который через повышающую обмотку трансформатора 9 и эашитный диод 8 прикладывается к регулирующему динис- тору 7 и открывает его. Динистор 7 остается открытым до конца полупериода напряжения, при этом через нагрузку 1 протекает ток, После того, как ток уменьшится до нуля динистор 7 закрывается. В последующий полупериод динистор 7 вновь открывается с помощью управляющего сигнала, Время задержки генерирования управляющего сигнала определяется постоянной времени цепи задержки ВС и величиной приложенного к этой цепи напряжения, Это напряжение формируется с по 920678О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 мощью накопительноГо конденсатора 14 и диода 13, В первую половину полупериола, когда напряжение э диагонале моста возрастает, диод 13 открыт, конденсатор 14 эаряжается через сопротивление нагрузки 1. Причем, напряжение на конденсаторе 14 повторяет напряжение э диагонали моста, Если напряжение в диагонали выпрямительного моста становится меньше напряжения на накопительном конденсаторе (открыэание динистора 7 или начало второй половины полупериода), диод 13 закрывается, и через цепи задержки ВС протекает ток, определяемый напряжением на конденсаторе 14. При этом, если динистор 7 открыт, конденсатор 11 зашунтирован через диод 10 этим динистором и, следовательно, напряжение на конденсаторе 11 остается равным нулю до момента закрывания динистора 7, т,е. до конца полупериода, Если же к началу второй половины полупериода динистор 7 остается закрытым, конденсатор 11 продолжает заряжаться и ток заряда рпределяется напряжением на конденсаторе 14, которое при соответствующем выборе емкости конденсатора Снаостается практически постоянным (приблизительно равным У ) и заряд конденсатора 11 может про-. должаться до конца полупериода напряжения питания, Диод 6 исключает шунтирование управляющего импульса накопительным конденсатором 14, а диод 8 предотвращает прохождение тока через вторичную обмотку импульсного трансформатора.В предложенной схеме заряд конденсатора цепи задержки производится от накопительного конденсатораНапряжение, подаваемое на вход цепи задержки, всегда остается значительно больше, чем на конденсаторе 11. Таким образом, при заряде этого конденсатора, напряжение на нем возрастает практически до конца полупериода и подбором величины сопротивления 15 всегда можно добиться сколь угодно малых углов отсечки 8 , Ограничение на минимальный угол отсечки Вв этом случае накладывается . лишь временем переходных процессов в динисторах, т. е. необходимо, чтобы за время 9 п;цинисторы успели возвратиться в исходное состояние, следовательно: Оп:иит 6 ьип. (Г) где 1, - длительность управляющегоимпульса;1 ьа- время выключения динисторов.Подставляя значения 1 ип=2 мкс,ынь=40 мкс (максимальное значение для динисторов выбранных выше типов) в Формуле (5) и (3) и полагая,Т 20 мс (для сети 50 Гц) получаемВтори 16 Л 42 10гпмнп а Я 3 20 з). Ою 42 10 Вщснотсюда диапазон регулируемых мощностей предлагаемого устройства равей О,р 10 д . - 63,8 дбТаким образом, в предложенном устройстве диапазон плавно регулируемых мощностей увеличивается по срав нению с известным на 27 дБ. Следовательно, использование предложенного устройства в целях регулирования мощности терморегуляторов позволяет повысить точность поддержания заданной температуры. Формула изобретения Полупроводниковый регулятор мощности, содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпрямительный мост, цепь задержки ВС, подключенную параллельно накопительному конденсатору, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через последовательно соединенный с ней управляющий динистор, включена параллельно конденсатору цепи задержки, а его вторичная обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующему динистору, напряжение включения которого больше напряжения питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона плавно регулируемой мощности, введены три дополнительных диода, причем в диагональ постоянного тока выпрямительного моста включены две цепочки, одна иэ которых состоит иэ последовательно соединенных накопительного конденсатора и одного из дополнительных диодов, а другая - из конденсатора цепи задержки и включенных встречно двух других дополнительных диодов, общая точка соединения которых подключена к общей точке соединения регулирующего динистора и основного диода. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 179401, кл. В 23 К 9/00, 1966,2, Авторское свидетельство СССР 9 396848, кл. Н 05 В 41/30, 1973,3. Авторское свидетельство СССР Р 361532, кл, Н 05 В 39/04, 1972.920678Составитель Ю.Андоеев Редактор М,Товтин Техред Т. Маточка Корректор М.Демчик Заказ 2341/54 Тираж 908 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4