Устройство для импульсно-фазового управления т-фазным вентильным преобразователем

(51) М. Кл. Н 02 р 13/16 с присоединением заявки1757547/24-7 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ т-ФАЗ НЪМ ВЕНТИЛЪН ЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМИзвестное устройство для импульсно-фазового управления к-фазным вентильным преобразователем содержит источник регулирующего напряжения, источник питания и пг каналов управления, в каждом из которых имеется коммутатор на транзисторе, управляемый от т-фазного синхронизирующего трансформатора, общая точка вторичной обмотки которого связана через резистор с эмиттером транзистора и с одним из выходных зажимов источника регулирующего напряжения, фазосдвигающий элемент и формирователь импульсов,Такое устройство достаточно сложно и имеет низкую надежность,Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности его работы. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве фазосдвигающий элемент выполнен в виде транзисторного блокинг-генератора с трансформатором на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса с обмотками управления, считывания в коллекторной цепи транзистора и выходной, причем конец обмотки управления подключен к коллектору транзистора коммутатора, начало - ко второму зажиму источника регулирующего напряжения, выходная обмотка подключена к цепи управления дополнительного транзисторного ключа, выход которого связан со входом формирователя импульсов, а конец обмотки считыванияподключен к одному из зажимов источникапитания, второй зажим которого связан с общей точкой транзисторов коммутатора,5 Для повышения симметрии управляющихимпульсов и снижения мощности источникасинхронизирующего напряжения между общей точкой вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и резистором вклю 10 чен дроссель,Для обеспечения устойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивнуюнагрузку переменного тока и исключенияавтоколебаний вентильного электропривода1 Б постоянного тока в режиме прерывистых токов при малых углах управления формирователь импульсов выполнен в виде импульсноготрансформатора, обмотка управления которого связана с управляющим переходом венти 2 о ля преобразователя, первичная обмотка черезограничивающий элемент и диод в непроводящем направлении подключена параллельновентилю, а вторичная обмотка через диод подключена параллельно эмиттерно-коллекторной25 цепи дополнительного транзисторного ключа.Формирователь импульсов может быть выполнен в виде импульсного трансформатораи цепочки из последовательно соединенныхконденсатора, резистора и диода, подсоеди 30 пенных параллельно эмиттер-коллекторнойцепи дополнительного транзисторного ключа,а вторичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору и диоду.На фиг. 1 показана схема предлагаемогоустройства; на фиг. 2 и 3 - варианты выполкения формирователя импульсов; на фиг. 4 -диаграмма работы устройства.,Устройство для импульсно-фазового управления состоит из вентильного коммутатора ссинхронизирующим трансформатором ТрС, 10транзисторами ТС,и ТСь дросселем Д и токоограничивающим резистором Р; блокинггенераторов на транзисторах Т, и Т и трансформаторах Тр, и Тр 2 на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса; ключей по 15схеме с общим эмиттером на транзисторах Т,и Т 4, формирователей Ф, и Ф импульсов,входного усилителя на транзисторах Т 5 и Т,с выходным каскадом по схеме эмиттерногоповтоРителЯ и общего источника питаниЯ Уп. 20Устройство работает следующим образом.В момент 4 (фиг. 4) отпирания транзистора синхронизации ТС, вентильного коммутатора (фиг. 1) к обмотке управления ОУ 1 фазосдвигающего блокинг-генератора на транзисторе Т, прикладывается выходное напряжение Увых усилителя постоянного тока, т. е,напряжение между положительным полюсомисточника питания Уп и эмиттером выходноготранзистора Т 5 усилителя. Под действием З 0этого напряжения индукция В в сердечникетрансформатора Тр, начинает изменяться изсостояния насыщения - Вя к +Вя, никогдане достигая состояния +Вз.Перемагничи ванне сердечника напряжением ввх длится в течение интервала времени 1 12, когда открыт транзистор ТС т. е,в течение одного полупериода питающего напряжения. При этом приращение индукции всердечнике трансформатора Тр, составляет 40Тдв,=(1)где Т - период питающего напряжения; 45Ку - число витков обмотки управленияОУ 1,5 - сечение сердечника;1 вых - выходное напряжение усилителя,50ТВ момент времени 1, = - транзистор ТС,2запирается. Ток в обмотке записи спадает донуля. В связи с резким спадом тока в обмоткеуправления ОУ, во всех обмотках трансформатора Тр, индуктируется электродвижущаясила, При этом полярность этой э.д.с. такова,что транзистор Т, фазосдвигающего блокинггенератора отпирается, и по обмотке ОС, начинает протекать ток от источника питания 60Уп. При этом отпирается, и транзистор Т,ключа. Под действием напряжения Уп сердечник начинает перемагничиваться в исходное. состояние - Вз. В процессе перемагничивания в обмотке положительной обратной свя(2) где 1, - время перемагничивания сердечника трансформатора от - Вз+ДВ, до - Вз, И, - число обмотки ОС тоТ- У(3)фт исИз последнего равенства получим выражение для длительности 1, интервала 1 ь 1 э 1(4)2 Ю УУмножив правую и левую часть равенства (4) на значение угловой частоты сети, получим сдвиг по фазе импульса управления формирователя Ф 1 в электрических градусах,с вых радвТ М 7 Ус в с -г и;ц- 1 с, пых11 с живых1 у п Если Уу -- Уто а, = ирад =. 180эл. град. (6) п п Из (6) следует, что при изменении выходного напряжения усилителя Рвах от 0 до У фаза управляющих импульсов будет изменяться от 0 до 180 эл. град.На фиг. 4 показана диаграмма работы устройства импульсно-фазового управления;пживых, угол управления равен 90 эл, град.2и У,= Уас = 180 эл. град. Если в интервале, когда открыт транзистор ТС напряжение вых меняется по величине, угол управления будет определяться средним за интервал 1 Я значением выходного напряжения.Существенным преимуществом предлагае 4зи ПОС 1 индуктируется э.д.с., которая поддерживает открытым транзистор Т а напряжение выходной обмотки ОВ блокинг-генератора поддерживает в открытом состоянии транзистор Тз ключа.Когда сердечник трансформатора Тр, насыщается (перемагничивается) в исходное состояние ( - Вв), э.д.с. на обмотке обратной связи ПОС, уменьшается, что ведет к уменьшению тока коллектора и появлению положительного потенциала на базе транзисторов Т 1 и Тз и быстрому их запиранию. Потенциал коллектора транзистора Т, падает. Дифференцированный емкостью перепад напряжения через емкость С 1 запускает формирователь импульсов ФПоскольку изменения индукции в интервале, когда открыт транзистор ТС и интервале 12, Я, когда открыт транзистор Т одинаковы, т. е.5мого устройства является то, что оно проще известных, содержит всего один источник постоянного тока, общий для фазосдвигающих блокинг-генераторов, усилителя и формирователя импульсов, Для повышения надежности работы последовательно с токоограничиваюшим резистором Р вентильного коммутатора включен сглаживающий дроссель Д, который обеспечивает протекание в базах транзисторов ТС, и ТС импульсов тока прямоугольной формы и четкое переключение транзисторов вентильного коммутатора при колебаниях напряжения сети, исключает работу их в пропорциональном режиме.Дроссель обеспечивает получение на резисторе Я хорошо сглаженного напряжения, которое подается на базы транзисторов Т, и Т блокинг-генераторов в качестве напряжения смещения, Кроме того, протекание тока смещения от точки соединения дросселя Д и резистора Р по обмоткам ПОС, и ПОС, способствует повышению чувствительности блокинггенераторов к управляющему напряжению.Для уменьшения мощности источника питания и обеспечения устойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивную нагрузку в особенности с изменяющимся в процессе работы коэффициентом мощности и для исключения явлений автоколебаний вентильного привода постоянного тока при малых углах управления в режиме прерывистых токов вместо блокинг-генератора формирователя импульсов следует включить импульсный трансформатор, как показано на фиг, 2.До тех пор, пока идет перемагничивание сердечника фазосдвигаюшего блокинг-генератора, вторичная обмотка импульсного трансформатора ИТр, закорочена транзистором Т, и в управляющец обмотке 1 Г,., подключенной к управлягощему переходу вентиля, например, тиристора, напряжение отсутствует. При запирании транзистора Т 7 напряжение анод-катод тиристора трансформируется в обмотку управления и отпирает тиристор.Если в момент времени (соответствующий углч с,.) определяемый выходным напряжением Уанод тиристора отрицателен по отношению к катоду, что может иметь место в приводе постоянного тока. на управляющий электрод тиристора управляюгций импульс попадает в момент равенства э.д.с. двигателя и напряжения сети. Этим самьгм исключаются пропуски зажигания вентилей и автоколебания электропривода.На фиг. 3 показан упрошенный вариант устройства. При запирании транзистора Т 7 фазосдвигаюшего устройства первичная обмотка импульсного трансформатора ИТр, через конденсатор подключается к источнику питания и управляющий импульс попадает на управляюгций электрод.Предмет изобретен и я1. Устройство для импульсно-фазового управления т-фазным вентильным преобразова 436429 5 10 15 20 25 Зо35 40 4 50 4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающ е е с я тем, что формирователь импульсов выполнен в виде импульсного трансформатора и цепочки из последовательно соединенных конденсатора, резистора и диода, подсоединенных параллельно эмиттер-коллекторной цепи дополнительного транзисторного ключа, а вторичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору и диоду. 55 60 65 Приоритет по п. исчислять от 10.03,72. 6телем, содержащее источник регулирующего напряжения, источник питания и и каналов уггравления, в каждом из которых имеется коммутатор на транзисторе, управляемый от т-фазного синхронизируюгцего трансформатора, общая точка вторичной обмотки которого связана через резистор с эмиттером транзистора и с одним из выходных зажимов источника регулирующего напряжения, фазосдвигающий элемент и формирователь импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его работы, фазосдвигающий элемент выполнен в виде транзисторного блокинг-генератора с трансформатором на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса с обмотками управления, считывания в коллекторной цепи транзистора и выходной, причем конец обмотки управления подключен к коллектору транзистора коммутатора, начало - ко второ- рому зажиму источника регулирующего напряжения, выходная обмотка подключена к цепи управления дополнительного транзисторного ключа, выход которого связан со входом формирователя импульсов, а конец обмотки считывания подключен к одному из зажимов источника питания, второй зажим которого связан с обшей точкой транзисторов коммутатора.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения симметрии управляющих импульсов и снижения мощности источника синхронизируюшего напряжения, между общей точкой вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и резистором включен дроссель.3. Устройство по пп, 1 и 2, отличающ е е с я тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивную нагрузку переменного тока и исключения автоколебаний вентильного электропривода постоянного тока в режиме прерывистых токов при малых углах управления, формировательимпульсов выполнен в виде импульсного трансформатора, обмотка управления которого связана с управляющим переходом вентиля преобразователя, первичная обмотка через ограничивающий элемент и диод в непроводящем направлении подключена параллельно вентилю, а вторичная обмотка через диод подключена параллельно эмиттерно-коллекторной цепи дополнительного транзисторного ключа.436429 Фиг 9 Редактор И. Шубин аказ 3440/16 Изд.1843 Тираж 722 ИПИ Государственного комитета Совета Минис по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5