Устройство для управления регулятором напряжения на одном тиристоре с фазовым управлением

(19) 5)5 Н 02 М 1/08 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Изобрете тельной техн тиристорных вах регулироИзвестнь зовым управ которых диа крывания ти фронтов трап но одер- переблоку ьный щии дном ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОДНОМТИРИСТОРЕ С ФАЗОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах управления тиристорными преобразователями, например, для регулирования электрических машин. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования напряжения и повышение КПД регулятора, Устройство для управления регулятором содержит однополупериодный ние относится к преобразоваике и может использоваться в преобразователях и устройствания электрических машин.1 регуляторы напряжения с фалением на одном тиристоре, в пазон регулирования угла отристора ограничен крутизной ецеидальных импульсов, полвыпрямитель, стабилизатор напряжения и генератор импульсов на однопереходном транзисторе, выход которого используется как выходной вывод устройства, подключенный через трансформатор к тиристору выходного блока оегулятооа. Регулятор отличается тем, что, в него введены ВС-цепочка, пороговый элемент и два ключевых элемента. Общая точка резистора и конденсатора ЯС-цепочки соединена с выходом стабилизатора напряжения, резистор В соединен с выходом первого ключевого элемента и управляющим входом второго ключевого элемента, а конденсатор С - с общей шиной питания. Пороговый элемент включен между входным выводом и управляющим входом первого ключевого элемента, выход которого соединен с входом второго ключевого элемента и общей шиной питания, Выход второго ключевого элемента соединен с вторым выводом генератора импульсов на однопереходном транзисторе. Устройство для управления тиристорным регулятором обеспечивает состояния полного включения и выключения нагрузки за счет обеспечения изменения угла открывания силового транзистора в диапазоне 0- 180 эл. град, 2 ил. учаемых из однофазного синусоидалнапряжения питающей сети.Известен регулятор напряжения, сжащий генератор импульсов на одноходном транзисторе, подключенный ктиристорного ключа через разделитетрансформатор.Известен также регулятор, содержгенератор импульсов на одноперехотранзисторе и дополнительную коммутируемую интегрирующую цепочку.Недостатком известных устройств является ограниченный диапазон регулирования угла открывания тиристора в течение положительного полупериода напряжения сети питания. Угол открывания тиристорао. регулируется в пределах примерно 10-170Таким образом, мощность, подводимая к нагрузке, не может изменяться от нуля до максимального значения. При высокой частоте питающего напряжения диапазон регулировки подводимой мощности существенно сужается,Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является регулятор напряжения с фазовым управлением на одном тиристоре. Устройство содержит последовательно включенные во входную шину питания выпрямитель на полупроводниковом диоде, стабилизатор напряжения и генератор импульсов на однопереходном транзисторе, связанный с тиристором выходного блока, причем стабилизатор напряжения связан с общей шиной питания,Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон регулирования угла открывания тиристорного ключа. Угол открывания тиристора может регулироваться в пределах примерно от 10-15 до 160-170 О Это обусловлено тем, что импульсы напряжения, питающие генератор импульсов на однопереходном транзисторе, имеют трапецеидальную форму, так как формируются стабилитроном из однофазного синусоидального напряжения питающей сети в течение положительного полупериода.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования напряжения и повышение КПД регулятора,Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления регулятора напряжения на одном тиристоре с фазовым управлением, содержащее подсоединенные к входным выводам последовательно соединенные однополупериодный выпрямитель и стабилизатор напряжения, своими выходными выводами подключенный к общей шине питания и первому выводу генератора импульсов на однопереходном транзисторе, выход которого используется как выходной вывод устройства, связанный с тиристором регулятора, введены два ключевых элемента, пороговый элемент и ВС- цепочка. Средняя точка ВС-цепочки соединена с выходом стабилизатора напряжения, конденсатор С подсоединен к общей шине питания, а резистор Й - к входу перваго ключевого элемента и управляющемувходу второго ключевого элемента. Пороговый элемент включен между входным выводом и управляющим входом первого5 ключевого элемента, выход которого соединен с входом второго ключевого элемента иобщей шиной питания. Выход второго ключевого элемента соединен с вторым выводом генератора импульсов на10 однопереходном транзисторе.На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для управления регулятором напряжения на одном тиристоре сфазовым управлением; на фиг. 2 - осцилло 15 граммы напряжений, поясняющие работуустройства,Устройство содержит однополупериодный выпрямитель 1, выходом подключенный к стабилизатору 2 напряжения.20 Выход последнего подключен к генератору3 импульсов, соединенному с регулятором 4напряжения. Выход стабилизатора 3 напряжения подключен также к ВС-цепочке 5, Квходу однополупериодного выпрямителя 125 подключен пороговый элемент 6, выходомподсоединенный к управляющему входупервого ключевого элемента 7, шунтирующего управляющий переход второго ключевого элемента 8,30 Однополупериодный выпрямитель выполнен на диоде 9, а стабилизатор 3 напряжения содержит последовательновключенные токоограничивающий резистор10 и стабилитрон 11, точка соединения ко 35 торых является выходом стабилизатора 2,подключенным к точке соединения резистора 12 и конденсатора 13, образующих ВСцепочку 5. Вариант порогового элемента 6(фиг. 1) содержит только один стабилитрон40 14, выходом подключенный к входу первогоключевого элемента 7, образованному базовым резистором 15, соединенным с диодом16, шунтирующим управляющий переходтранзистора 17, Второй ключевой элемент 845 выполнен на транзисторе 18. Генератор 3импульсов выполнен на однопереходномтранзисторе 19 и содержит времязадающуюцепочку из резисторов 20 и 21, конденсатора 22 и резистора 23 соединенного с транс 50 форматором 24 регулятора 4 напряжения.Вторичная обмотка трансформатора 24 зашунтирована диодом 25 и подключена к управляющему переходу силового тиристора26 регулятора, Параллельно тиристору 2655 включена цепочка из конденсатора 28 и резистора 27, исключающая ложное открывание тиристора 26 при наличиивысокочастотных импульсных помех со стороны сети. К аноду тиристора 26 подключена также цепочка из диода 29 и резисторов10 30 и 31, Параллельно входным выводам регулятора включена цепочка из дросселя 32 и включенных параллельно конденсатора 33 и резистора 34, предназначенная для предотвращения проникновения в сеть гармонических составляющих. Цепочка из. резисторов 30, 31 и диода 29, предназначена для защиты тиристора 26 от обратного напряжения при индуктивной нагрузке 35.Устройство работает следующим образом.В течение положительной полуволны однофазного питающего напряжения Овх через однополупериодный выпрямитель 1 и токоограничивающий резистор 10 стабилизатора 2 напряжения происходит заряд конденсатора 13 ВС-цепочки 5 до заданного напряжения,Положительное напряжение конденсатора 13 ЯС-цепочки 5 через резистор 12 ВС-цепочки обеспечивает входной отпирающий ток второго ключевого элемента 8. на транзисторе 18 и подачу напряжения питания на эмиттер-коллекторный переход транзистора 17. Одновременно через пороговый элемент 6 протекает ток, обеспечивающий запирание первого ключевого элемента 7.В течение отрицательной полуволны однофазного питающего напряжения Овх, первый ключевой элемент 7 открывается, т.е. транзистор 17 входит в режим насыщения, а второй ключевой элемент 8 закрывается, т,е, транзистор 18 из насыщенного состояния переходит в режим отсечки. Время открытого состояния первого ключевого элемента 7 меньше времени действия отрицательной полуволны питающего напряжения. Это обеспечивается тем, что первый ключевой элемент 7 открывается только в момент, когда значение напряжения отрицательной полуволны Овх достигнет значения, определяемого пороговым элементом 6 (напряжения пробоя стабилитрона 14). Второй ключевой элемент 8 (транзистор 18) открывается в момент, когда закрывается первый ключевой элемент 7, т,е. когда напряжение отрицательной полуволны питающего напряжения становится меньше напряжения ограничения порогового элемента 6,Поэтому скачкообразное напряжение от конденсатора 13 ВС-цепочки 5 поступает на генератор 3 импульсов, в течение большего времени, чем длительность положительной полуволны питающего напряжения.Нафиг, 2 осциллограмма Об 1 показывает форму напряжения на базе первого ключевого элемента 7 (транзистор 17). В течение положительной полуволны питаю 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щего напряжения между эмиттером и базой транзистора 17 действует запирающее напряжение, равное падению напряжения на диоде 16 (Овбзвхр.), В течение отрицательной полуволны питающего напряжения с момента, когда напряжение Овх становится равн ы м нап ряжени ю О порог (нап ряжение стабилизации порогового элемента 6 плюс падение напряжения,на без транзистора 17) транзистор 17 открывается (между эмиттером и базой транзистора 17 возникает напряжение Овботхр). На коллекторе второго ключевого элемента 8 (транзистор 18) формируются импульсы. прямоугольной формы с амплитудой, равной.,напряжению на стабилитроне 11. Длительность этих прямоугольных импульсов меньше длительности полуволны питающего напряжения. Поэтому на генератор 3 импульсов, прямоугольные импульсы напряжения поступают в течение большего времени, чем длительность положительной полуволны питающего напряжения.В начальном состоянии при разряженном конденсаторе 22 переход транзистора 19 смещен в обратном направлении, ток эмиттера принебрежимо мал. При подаче напряжения на генератор 3 импульсов конденсатор 22 начинает заряжаться через резисторы 20, 21, 23 и первичную обмотку трансформатора 24. Когда эмиттерное напряжение достигает порогового напряжения однопереходного транзистора 19 переход становится прямосмещенным, транзистор 19 срабатывает, сопротивление эмиттерного перехода резко уменьшается. Конденсатор 22 разряжается через резистор 23, первичную обмотку трансформатора 24, эмиттер и базу однопереходного транзистора 19, Когда конденсатор 22 разрядится, транзистор 19 выключается, затем конденсатор 22 начинает вновь заряжаться через резисторы 20, 21, 23 первичную обмотку трансформатора 24, т,е. цикл повторяется, Силовой тиристор 26 регулятора переводится в состояние проводимости в течение того полуйериода приложенного синусоидального напряжения, когда анод положителен. Выключение тиристора 26 запаздывает на угол а по отношению к началу положительного полупериода и регулируется в пределах 0-180 изменением сопротивления резистора 21,На фиг. 2 приведены следующие осциллограммы: Овх - входное напряжение управления; О 24 - импульсы на вторичной обмотке трансформатора 24; Оз 5 - напряжение на нагрузке 35 силового тиристора 26 регулятора 4 напряжения.1725334 иг. 50 При минимальном значении сопротивления резистора 21 осциллограммы О 24 и Озз 5 соответствуют режиму полного включения силового тиристора 26 (угол включения тиристора а = О). При максимальном значении сопротивления резистора 21 осциллограммы О 24 и Оз 5 показывают режим полного выключения силового тиристора 26 (угол включения тиристора а = 180,Промежуточный режим неполного включения силового тиристора 26 характеризуется осциллограммами О 24 упрэ и О 35 нз.Устройство для управления регулятором напряжения на одном тиристоре с фазовым управлением имеет максимально возможный диапазон регулирования напряжения, а следовательно, мощности, подво- димой к нагрузке, Оно обеспечивает состояние полного выключения и состояние полного включения нагрузки, так как угол открывания силового тиристора регулируется в пределах 0-180 О,Формула изобретения Устройство для управления регулятором напряжения на одном тиристоре с фазовым управлением, содержащее подсоединенные к входным выводам последовательно соединенные однополупериодный выпрямитель и стабилизатор напряжения, своими выходными выводами подключенный к общей шине питания и пер вому выводу генератора импульсов на однопереходном транзисторе, выход которого использован как выходной вывод устройства, связанный с силовым тиристором регулятора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 10 расширения диапазона регулирования напряжения и повышения КПД регулятора, в него введены два ключевых элемента, пороговый элемент и ЯС-цепочка, соединенная средней точкой с выходом стабилизатора 15 напряжения, причем конденсатор упомянутой ВС-цепочки подсоединен к общей шине питания, ее резистор - к Я-входу первого ключевого элемента и управляющему входу второго ключевого элемента, пороговый 20 элемент включен между входным выводом иуправляющим входом первого ключевого элемента, выход которого соединен с входом второго ключевого элемента и общей шиной питания, а выход второго ключевого 25 элемента соединен с вторым выводом генератора импульсов на однопереходном транзисторе.1725334 ог оставитель А.Чесноковхред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова дактор С.Патрушев изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 1182 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5