Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1% (И) 2512 114 Н 02 МИ РЕТЕНИ ЬСТВ 45. ОСУДАРСТВЕНКЫЙ. КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ( СВИДЕ( 71) Московский институт электронного машиностроения(54) РЕГУЛИРУЕМЫИ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетбыть использовано для подключениянагрузочных элементов к источнику питания по заданному закону. Цель изобретения " улучшение массогабаритныхпоказателей и повышение эффективности подавления помех на частотах нижерадиовещательного диапазона. Силовойтиристор 1 открывают сигналом с выхода формирователя импульсов 4 иподключают нагрузку 2 к источникупитания. Перед включением силовоготиристоравключают транзистор 7плавно нарастающим от нуля до максимума напряжением с выхода цифроаналогового преобразователя 8. Проводи-,мость транзистора 7 изменяется пропорционально сигналу с выхода цифроаналогового преобразователя от максимального значения до насыщения транзистора 7, Поэтому ток, потребляемыйустройством, также изменяется плавноот нуля до максимального значения,при этом изменяется спектральная характеристика импульсов сетевого тока, за счет чего достигается цельизобретения. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.30 40 4550 Работа устройства по варианту 1 происходит следующим образом.По сигналу от первичного преобразователя (например, от датчика напряжения) блок 3 управления периодически (с частотой питающей сети) вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на последовательный вход регистра 5. Начало этого сигна" ла сдвинуто относительно начала пе риода сетевого тока. С задержкой, определяемой генератором 6, соответ 55 Изобретение относится к силовойполупроводниковой технике и предназ-,начено для борьбы с индустриальнымирадиопомехами от устройств, содержащих управляемые электронные переключатели, преимущественно тиристоры,Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение эффективности подавления помехна частотах ниже радиовещательногодиапазона,На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройствапо варианту 1; на фиг. 2 - структурная схема по варианту 2; на фиг. 3и 4 - диаграммы токов и напряженийв характерных точках схем устройствпо варианту 1.Предлагаемые устройства содержатсиловой тиристор 1, нагрузку 2,блок 3 управления (выполненный, на- .пример, в виде компаратора с эталон.ным источником ЭДС на одном иэ входов), формирователь 4 импульсов,регистр 5 сдвига, генератор 6 импульссов, транзистор 7, цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 8, И дополнительных тиристоров 9.1-9.И (см.фиг, 2), И дополнительных Формирователей 10,1-10.Б импульсов, Б резис"торов 11.1-11.И. Каждый дополнительный тиристор 9 вместе с соответствующим резистором 11 подключены параллельно силовому тиристору 1, Формирователи 4 и 10.1-10.Б импульсовидентичны и служат для подачи управляющего напряжения на соответствующий тиристор в момент его отпирания.Блок 3 управления обеспечивает фазовый" принцип управления устройством. В его Функцию входит сравнениеконтролируемого параметра от первичного преобразователя (не показан) сэталонной величиной и Формированиеуправляющего сигнала для отпираниясилового тиристора 1. ствующий сигнал появляется последовательно на выходах 1-11 регистра 5. С помощью ЦАП 8 он преобразуется в плавно нарастающее от нуля до максимума напряжение Ц, например, в Форме параболы (см. Фиг. 3). Сформированный аналоговый сигнал с выхода ЦАП 8 подается на транзистор 7, проводимость О, которого изменяется пропорционально этому аналоговому сигналу (вплоть до насьпцения транзистора 7), Поэтому сетевой токпотребляемый устройством в этот пе" риод времени, также изменяется плавно от нуля до максимального значения, определяемого суммарным сопротивлением Е нагрузки 2 и Етранзистора 7. При появлении сигнала на выходе Б старшего разряда регистра 5, что соответствует максимальному значению выходного напряжения 11 , ;ЦАП 8, срабатывает формирователь 4 импульсов и отпирается силовой тиристор 1. Одновременно обнуляется регистр 5 и напряжение на выходе ЦАП 8 уменьшается до нуля. Благодаря этому происходит перераспределение сетевого тока в параллельно включенных коммутирующих элементах ион начинает протекать по цепи силовой тиристор 1 - нагрузка 2,Форма сетевого тока 1 в предлаг.гаемом устройстве приведена на фиг, 3.Она характеризуется плавным нарастанием для каждого импульса сетевого тока на участке включения тиристора. Благодаря этому изменяется спектральная характеристика импульсов сетево" го тока, которая, как известно, убывает обратно пропорционально частоте, Скорость убывания зависит от вида функции, описывающей фронт импульса, и может быть определена по разрывам производных этой функции:Я(;.Д)лгде А - амплитуда импульса;п - наименьший номер производной,претерпевающей разрыв;д - частота. В частности для начального участка фронта сетевого тока, описываемого квадратичной параболой, спектр импульсов сетевого тока, а следовательно, и уровень радиопомех в сети питания в данном устройстве будет убывать пропорционально БМдля кубической параболы - пропорционально 1 Б(- и т,д. (где 1,( 1амплитуда сетевого тока в момент коммутации силового тиристора 1). Для сравнения следует указать, что в известных устройствах спектр помех1 с определяется выражением 1 Б(ол)1- .ц 3Вид функции, описывающей фронт импульсов сетевого тока, зависит от формы выходного напряжения 11 ЦАП 8, длительность фронта этих импульсов зависит от числа И разрядов регистра 5 и частоты импульсов генератора 6, Необходимая Форма напряжения Уцвыбирается исходя из необходимого снижения уровня радиопомех в защищаемом диапазоне и определяется схемным решением ЦАП 8.гАмплитуда выходного напряжения ЦАП 8 регулируется таким образом, чтобы максимальная проводимость транзистора 7 достигалась в момент появления сигнала на выходе И старшего разряда регистра 5. Благодаря этому обеспечивается минимум помех в преобразователе. На фиг, 3 приведена форма отклика измерителя 11 радиопомех для предлагаемого устройства. Пунктирной линией показан отклик измерителя в момент включения силового тиристора в известных устройствах,Устройство по варианту 2 ( см. фиг. 2). работает следующим образом.Блок 3 управления периодически вырабатывает управляющий сигнал, сдвинутый относительно начала периода сетевого тока. Под действием импульсов с выхода генератора 6 на выходах 1-И+1 регистра 5 последовательно появляются сигналы, вызываю" щие поочередное срабатывание соответствующих дополнительных формирователей импульсов 10,1-10.И и срабатывание формирователя 4 импульсов. Благодаря этому обеспечивается последовательное включение дополнительных тиристоров 9.1-9,И и силового тиристора 1. Сетевой ток 1 в этотс период будет возрастать постепенно с дискретностью ь, по амплитуде и ь., - по времени (см. Фиг, 4).Подбором сопротивлений балластныхрезисторов 11.1-11,И можно добиться равномерности приращения тока во времени. При этом единичный скачок тока в сети питания преобразователя 251255 4будет иметь амплитуду 41 = в ф,с Я+1Интервал между приращениями сетевого тока а, может быть определен15 из расчета л 1 --- где ьГ - поср ф ф ИИИЗИлоса пропускания рецептора помех.Вид отклика 13измерителя ра-"диопомех (иммитирующего при наладке1 Ореальные радиоустройства - рецепторы помех) для ступенчатого воздействия сетевого тока показан на фиг, 4сплошной линией. Пунктиром обозначенотклик измерителя при работе известных устройств,Более точное значение Й подбирается при наладке регулировкой частоты на выходе генератора 6 по минимальному показанию измерителя радиопомех, подключенного в сеть пи 20тания устройства.Реакции, измерителя на каждый скачок сетевого тока одинаковы и имеютвид затухающей синусоиды при выпол 125 нении условия ь,р-- (для Рецепьтора помех можно считать каждый скачок тока в сети питания независимым,т,е, измеренный уровень помех не будет превышать значений, характерныхдля единичного скачка).Известно, что уровень радиопомехимпульсных сигналов пропорционаленамплитуде этих сигналов:А351 Б(оЗ) в в , поэтому подключение Ирнфдополнительных тиристоров в предлагаемом устройстве обеспечивает снижение уровня помех в сети питанияустройств в (И+1) раз во всем час 40 тотном диапазоне, вклпчая диапазонниже 10 кГц.В связи с тем, что после включения силового тиристора 1 регистр 5обнуляется, а падение напряжения на45 силовом тиристоре 1 мало и недостаточно для удержания дополнительныхтиристоров 9.1-9.И в проводящем состоянии, все они отключаются до начала следующего периода сетевого тока.50 Общее число И дополнительных тиристоров определяется необходимым снижением уровня помех на нижней частотеконтролируемого диапазона.55 Ф о р м у л а и з о б р .е т е н и я1. Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения, 5 125125 содержащий силовой тиристор, включенный последовательно между входным и выходным выводами, блок управления и формирователь импульсов, выход которого соединен с управляющим выводом силового тиристора, о т л и -1ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения эффективности подавления помех на частотах ниже радио вещательного диапазона, в него введены транзистор, генератор импульсов, цифроаналоговый преобразователь и регистр сдвига, выход старшего разряда которого соединен с входом фор мирователя импульсов и входом обнуления регистра сдвига, эмиттер и коллектор транзистора соединены с анодным и катодным выводами силового тиристора, а база - с выходом цнфро аналогового преобразователя, входы которого соединены с соответствующими выходами сдвигового регистра, последовательный вход сдвигового регистра соединен с выходом блока уп равления, а его синхровход - с выходом генератора импульсов.2. Регулируемый тиристорный преобразователв переменного напряжения,содержащий силовой тиристор, вклю ченный последовательно между входным1 5 би выходным выводами, блок управления и формирователь импульсов, выход которого соединен с управляющим выводом силового тиристора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения эффективности подавления помех на частотах ниже радио, вещательного диапазона, в него введены И дополнительных тиристоров и формирователей импульсов, выходы которых соединены с управляющими выводами дополнительных тиристоров, Б резисторов, генератор импульсов и сдвиговый регистр, выход старшегоразряда которого соединен с входомформирователя импульсов и входомобнуления сдвигового регистра, первые одноименные силовые выводы всехтиристоров объединены, второй силовой вывод каждого дополнительноготиристора через соответствующий резистор соединен с вторым силовым выводом силового тиристора, входы дополнительных формирователей импульсов соединены с соответствующими выходами сдвигового регистра, последовательный вход которого соединен свыходом блока управления, а егосинхровход " с выходом генератораимпульсов.1251255 и,Составитель И, Головиноваактор М. Дыль;н Техред О.Гортвай Корректор, М. Самборс Подписноекомитета СССРи открытийушская наб д. 4/5 Заказ 423/55 Тираж 631 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн