Устройство для управления тиристорным преобразователем

) (И А 3(Я) Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ АРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(71) Специальное конструкторское бюро Гомельского завода радиотехнологического оснащения(56) 1. Магетто Г. Тиристоры в электротехнике. М., фЭнергия", 1977, рис. 4-11, с. 143.2. Недолужко И. Г., Сергиенко Е.ф. Однопереходиые транзисторы, М ."Энергия", 1974, рис. 5-30, с. 93О (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее последовательно внлЮченные первый резистор., вторую и первую ба- зы однопереходного транзистора и .первичнуЮ обмотку импульсного трансФорматора, а также второй резистор, переменный резистор и конденсатор, причем входные полюсы первого и второго резисторов объединены и предназ:начены для подключения к положительному .полюсу источника синхронизируюаего напряжения, объединенные вы ходные полюсы конденсатора и первичной обмотки импульсного трансФорматора предназначены для подключенияк отрицательному полюсу вышеуказанного источника, а вторичная обмоткаимпульсного трансФорматора предназначена для подключения к управляющему электроду тиристора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью стбилизации установленного значениянапряжения на нагрузке при колебаниях напряжения сети, оно снабженопоследордррцио включенным третьимрезистором, первым стабилиуроном ипервым диодом, последовательно включенным вторым стабнлитроиом, четвертым резистором и вторым диодом, атакже пятым резистором, причем катод первого диода, анод второго диода и первый полюс пятого резистораподключены к отрицательному полюсууказанного источника, переменныйрезистор включен последовательно опервым и третьим резисторами, входной полюс конденсатора подключен,ксредней точке переменного резистораи эмиттеру однопереходного транзистора, катод второго диода подключенк первой базе, а второй полюс пятогорезистора - к второй базе однопереходного транзистора.Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для управления статическим преобразователем для получения требуемого значения выходного параметра, выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом, й может быть использовано для изменения и стабилизации напряжения, следовательно и мощности, потребляемой активной или активно-индуктивнойнагрузкой от источника питания переменного напряжения, а именно для управления напряжением на катушке электромагнита вибробункера, электро. нагревателях (трубчатых и др., ак тивно-индуктивной или активной нагрузке цепи управления.Известно устройство, содержащее тиристор, подключенный через нагрузку к источнику питания, параллельно 0 которому подключен генератор импульсбв, состоящий из параллельно включенных последовательной ВС-цепи и КО-цепи. КО-цепь содержит гасящий резистор, переход база 2 - база 1 диодного транзистора и постоянного резистора, параллельно которому включена цепь управления тиристора, катод которого подключен к общей точке о 1 рицательного вывода источника питания и выхода конденсатора Вб-цепи, а общая точка последней соединейа с эмиттером транзистора 13,Однако такое устройство имеет ограниченный диапазон применения из-за гальванической связи между 35 источником питания и цепью управления тиристора и изменения установленного значения напряжения на нагрузке при ксйтебаниях напряжения . сети. 40Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройства для управления тиристорным преобразователем, содержащее последовательно включенные первый 45 резистор, вторую и первую базы однопереходного транзистора и первичную обмотку импульсного трансформатора., а также второй резистор, переменный резистор и конденсатор, . 50 причем входные полюсы первого и второго резисторов обьединены и предназначены для подключения к положительному полюсу источника синхрониэирующего напряжения, обьединенные .-выходные полюсы конденсатора и перВичной обмотки импульсного трансформатора предназначены для подключе.ния к отрицательному полюсу указанного источника, а вторичная обмотка импульсного трансформатора пред назначена для подключения к управляющему электроду тиристора 2 1.Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон регулирования установленного значения на пряжения на нагрузке при колебаниях напряжения сети.Цель изобретения - увеличение стабильности установленного значения напряжения на нагрузке при ко - лебаниях напряжения сети.Поставленная цель достигаетвя тем, что устройство для управления тиристорным преобразователем, снабжено последовательно включенным третьим резистором, первым стабилитроном и первым диодом, последовательно включенными вторым стабилитроном, четвертым резистором и вторым диодом, а также пятым резистором, причем катод первого диода, анод второго диода и первый полюс пятого уеэистора подключены к отрицательному полюсу указанного источника, переменный резистор включен последовательно.с первым и третьим резисторами, входной полюс конденсатора подключен к средней точке переменного резистора и эмиттеру однопереходного транзистора, катод второго диода подключен к первой базе, а второй полюс пятого резистора - к второй базе однапереходнаго транзистора.На фиг1 изображена принципиальная электрическая схема устройства, на Фиг. 2 - временные диафрагмы напряжений в выходной обмотке импуль- . сного трансформатора, на аноде тиристора и нагрузке, на фиг. 3 - изменение однопалупериоднаго напряжения на нагрузке при изменении напряжения сети на +10.устройство для управления тиристор ным преобразователем содержит второй постоянный резистор 1, переменный резистор 2, третий постоянный резистор 3, первый стабилитрон 4, первый диод 5, нагрузку б, второй стабилитрон 7, конденсатор 8., четвертый постоянный резистор 9, первичную обмотку импульсного трансформатора 10, вторичную обмотку импульсного трансформатора 11, однопереходный транзистор 12, второй диод 13, импульсный трансформатор 14, первый постоянный резистор 15, тиристор 16, пятый постоянный резистор 17Устройство содержит последовательную цепь, состоящую из резисторов 1-3, стабилитрона 4 и диода 5, включенных встречно, нагрузки б, включенной через тиристор 16 к источнику питания переменного напряжения; резистора 15, перехода база 2 - база 1 транзистора 12 и диода 13, параллельнб которому включена входная обмотка 10 импульсного трансформатора 14, выход которой соединен с отрицательным выводом источника выпрямленного напряжения катодом диода 5,.выходом конденсатора 8, .анодом диода 13 и выходом резистора 7, вход которого соединен с базой 2 транзистора 12; стабилитрона 7 и резистора 9, выход которого подключен к базе 1 транзистора 12, а катод стабилитрона 7 - к общей точке резисторов 2 и 3.Средний вывод резистора 2 соединен с входом конденсатора 8 и с эмиттером транзистора 12, причем входы резисторов 1 и 15 подключены к положительному выводу источника питания выпрямленного напряжения., Выходная обмотка 11 подключена в цепь управления тиристора 16, так что катод последнего соединен с выходом обмотки 11.Устройство работает следующим образом.При включении источника питания подается через нагрузку 6 переменное напряжение 50 Гц, 220 В на пе- . реходе анод - катод тиристора 16 Одновременно пониженное однопслупериодное выпрямленное напряжение поступает через резисторы 1 и 2 на конденсатор 8; резисторы 1, 2 и 9 на ;стабилитрон 7; резисторы 1-3 на стабилитрон 4; резистор 15 на переход база 2 -. база 1 транзистора 12 и на резистор 17, устанавливая падение напряжения на переходе база 2 - база 1 транзистора 12 и входной обмотки 10 трансформатора 14.При неизменном сопротивлении переменного резистора 2 происходит заряд конденсатора 8 и разряд по цепи стабилитрон 7 и резистор 9 и частично по цепи резистор 3 - стабилитрон 4 и диод 5, так как сопро;тивление резистора 3 больше сопротивления резистора 9.. При уменьшении сопротивления переменного резистора 2 в цепи заряда конденсатора происходит уменьше.ние падения напряжения на резисторах 2, З,и 9, стабилитронах 4 и 7 и увеличение падения напряжения на резисторе 1 и переходах эмиттербаза 2.и эмиттер - база 1 транзистора 12.Увеличение амплитуды напряжения на конденсаторе 8, следовательно, и на переходе эмиттер - база 1 транзистора 12 происходит до амплитуды напряжения включения транзистора 12. При открытии транзистора 12 сопротивление между эмиттером и базой 1 резко уменьшается, при котором транзистор 12 открывается. При открытиитранзистора 12 происходит изменение полярности на конденсаторе.8 и разряд последнего через переход эмиттер в . база 1 транзистора 12 и входную обмотку 10 импульсного трансфор матора 10, при этом уменьшается амплитуда разрядного тока через стабилитроны 4 и 7.По мере разряда конденсатора 8 происходит уменьшение амплитуды раз 1 О 15 25 30 35 40 45 50 55 60 65 рядного тока, следовательно, и напряжения на переходе эмиттер - базатранзистора 12. При открытом транзисторе 12 при уменьшении амплитуды разрядного тока конденсатора 8.происходит увеличение амплитуды тока, проходящего от источника питаниячерез резистор 1 и 2, соответственноувеличивается при этом суммарная амплитуда тока, проходящего через переход эмиттер - база 1 транзистора 12.Так как суммарная амплитуда тока, проходящего через пеоехоп эмоттеобаза 1, больше амплитуды тока выключения, транзистор 12 остается открцтым до окончания положительного по-.лупериода напряжений сети.При открытии транзистора 12 происходит уменьшение сопротивления перехода база 2 - база 1, увеличивается амплитуда тока, проходящего через резистор 15, следовательно,и обмотку 10 трансформатора 14. при уменьшении в положительный полупериод амплитуды напряжения сети до минимального значения происходит закрытие транзистора 12.В дальнейшем при неизменном значении сопротивления переменного резистора 2 в каждый из положительных полупериодов напряжения сети процессзаряда и разряда конденсатора 8,следовательно, и коммутации транзистора 12 аналогично повторяется, причем амплитуда напряжения на конденсаторе 8 сдвинута по фазе по отношению к фазе амплитуды напряженияна .аноде тиристора 16 на 90 эл.град.Таким образом в выходной обмотке 11 трансформатора 14 образующийся импульс с крутым передним фронтом (фиг. 2 а) возникает в цепи управления тиристора 16 в период перехода через нуль и.начальнога роста в положительный полупериод синусоидального напряжения сети, приоткрывая при этом тиристор 16 (фиг. 2 б).При протекании тока на нагрузке 6 образуется падение напряжения (фиг. 2 в) равное разности между напряжением сети и падением напряжения на приоткрытом тиристоре 16.В отрицательный полупериод напряжения сети транзистор 12, следовательно, и тиристор 16 остаются закрытыми. При изменении полярности напряжения (в положительный полупериод) при неизменном значении сопротивления переменного резистора 2процесс коммутации транзистора 12и тиристора 16 аналогично повторяется.При уменьшении сопротивления переменного резистора 2 в цепи эмиттера транзистора 12 до минимального значения происходит плавное образование, рост по ампйитуде, увеличеЭ 1023622ние количества и уменьшение угла за- менном сопротивлении переменного рето а 16держки импульсов управления тирис- зистора 2 при изменени и напряжениятора до максимального значения сети на 10 происходит сле(фиг. 2), при этом уменыьается обраэом, -д т следующимв положительный полупериод напряже- При уменьшении напряжения сетиния сети падение напряжения на иере- на -10 происходит уменьшение наминимходе анод - катод тиристора 16 до входе генератора напряжения слального значения (фиг. 2), тельно, и на стабилитронах 4 и 7,едова.при котором происходит плавное уве- при котором увеличивается сопротивличение падения напряжения на нагруз- ление последних при этом уменьд аксимального значения 10 ся ток через ЙО-цепь.Рме шает(фиг. 2 е).Для меньПри уменьшении тока, проходящегоя уменьшения заданного значения через ЙО-.цепи происходитФувеличе.е. стабилизации напря- ние напряжения на конденсаторе 8,яжения на нагрузке 6 при изменении на- поддерживается в определенных пир жения сети на +10 к при неиэмен делах установлепреном значении соп тнное значение амплитуного резисто а 2значении сопротивления: перемен- ды и угла сдвига импульс ов в цеписостоящая из реэисто а 3 тР ра 2, включена ЙО-цепь, Управления тиристора .16а . , следовательра , стабилитро- но, и падение установленного эначена и диода 5. Включение диода 5 ния напряжения на наг эке 6улучшает температ ныйнагрузке . Анастабилит она иур режим работы 2 Ологично происходит процесс етабил- иния на нагрузке.р и стабилизацию напряже- вацик установленного нэ ачения напряВключение ЙО-цепи увеличиваетжения на нагрузке б и и нер изменномамплит н пивает сопротивлении переменного резистораплитуду напряжения на конденсато при увеличении нре 8, следовательно и нличенки напряжения сети иазмиттер - база 1 к эмитте - бо, и на переходах. 25 +10, при котором происходит му ень- р - аза 2, шение сопротивления ЙО-цепочек слири котором происходит включение. . ослетранзксто а 12довательно, увеличение через нкхстора , прк этом уменьшает- тока.ся угол задержки открытия ти истористо- Уменьшение заряино-разрядногора , т.е. увеличивается падение тока кон енсато а 8напряжения на нагрузке б от 0 о525 В вот до уменьшению угла сдвига импульсовВ в зависимости от разбро- управленияса параметров траувеличивая падение наристора 16..р нэистора . и ти- п яжр ения на ткрщхоре. 16;при котоДля увеличения у ля угла задержки от- шение пром происходит незначительное уменькрытия тирист р 16о а , следовательно, ке б,адения напряжения на нагрузи уменьшения падения на нагурзке б На игпри неизменном м ка фиг. 3 показано изменение папеременного резистор 2ом максимальном значении дения о ноиора включена нкяд и лупериодного. Напряжедополнительная ЙО- ека нагрузке ири изменении напряая -цепь, состоящая жения сети на +10иэ стабилитрона 7 и резистора 9. 40 ИВключ ние дополнительной ЙО-цепи яэ фиг. 3 сле етчерез обмотку 10о -цепи ция установленного значения однопонию ЙО-цепи умт у параллельно основа- л .пеу. Риодного напряжения на нагрузкеуменьшает суммарное со- происхо ит вд диапазоне 10100 Вдовательно, и амплитуду напряжения 45 ов ти и-цепи, сле- и в зависимости от раэб оса пар са параметна конденсатория 45 ров тиристоров н транзисторов наэтом угол э е жкиаторе, увеличивая при хо тди ся в области, изображеннойгол задержки открытия тиристо- . (заштрихованной) на фиг, 3,ра 6 до максимального значения. Наличие дополнительной ЙО-цепи улучшает стабилизацию напряжения при на наг зкеч- При двухполуиериодном напряжениинапряжениях на нагруззке до В.рузке, включенной, напримерВключением ре 17че з сире мистор ТС-,10 или через дваФно переходу баз 2 - б 1эистора параллель- вст ечноРе о-параллельно тиристора Ку12 бмоткк 10а - аза транзис стабзадается опто- .груэке происходит в емальный режим работы транзистора 12 180 В п и нап япри изменении напряжения ня ения на конденО В при напряжении сети 220 В +10.саторе 8 от миниТаМмального до макси- пей иким образом, включение ЙО-цемального значений , улучшается стаби- меньши дополнительного резистора 17лиэация напряжения на нагрузке вум ньшает изменение установленногопределах 80-100 В.значения на нагрузке прк измененииСтабилизация заданного значения бф но асшнапряжения сети на 10ния ю, расширяет возможность примененияпредлагаемого устройства,,Вниипи Государственного комитпо делам .изобретений и отк113035, Иосмсэа, Ж, РаущскааЬ ав м Ив Фв в юааа.ФИлиал ППП "Патент"0 г. Уагород,