Устройство для управления тиристором преобразователя

(19) (1 1511 4 Н 02 Г 1 1/08 БЬ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН Е.Ф ы.с, 9 о ССС 8, 19 ЛЕНИЯ ТИРИ ектро и наот ис Це(:Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВСТОРОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к этехнике и может быть использовдля регулирования и стабилизаципряжения нагрузки, питающейсяточника переменного напряжения лью изобретения является повышениенадежности . Поставленная цель достигается путем изменения напряжения напереходе база 2 - база 1 однопереходного транзистора 20 эа счет введения последовательной цепи, состоящейиз резисторов 1, 2 и 3 стабилитрона4, катод которого соединен с катодомстабилитрона 9, а первый вывод резистора 1 подключен к положительномуполюсу источника питания. Общая точка резисторов 2 и 3 соединена с первым выводом резистора 6, Параллельновведенной цепи подключен резистор 5,Введение указанной цепи позволяетулучшить стабилизацию напряжения нанагрузке. 3 ил.Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для управления статическим преобразователем для получения требуе 5 мого значения выходного параметра, выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом, и мо" жет быть использовано для изменения и стабилизации напряжения, следовательно и мощности, потребляемой активной или активно-индуктивной нагрузкой от источника питания переменного напряжения, а именно для управления напряжением на электронагрева телях, лампах, обмотке электродвигателя постоянного тока, катушке электромагнита и т.д.Цель изобретения - повышение надежности. 20На фиг, 1 изображена принципиаль ная электрическая схема устройства;на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на вторичной обмотке выходного импульсного трансформатора, тиристоре и нагрузке; на фиг. 3 - графики изменения напряжения на переходе база 1 - база 2 в зависимости от изменения напряжения на нагрузке (ВП), изменения нацряжения на наг рузке при изменении напряжения сети на +107.Устройство (фиг. 1) содержит по следовательно соединенные резисторы1-3 и стабилитрон 4, параллельно которым подключен резистор 5, послеДовательно соединенные резисторы 6-8, подключенные параллельно резистору 3 и стабилитрону 4, соединенные анодами стабалитрон 9, катод которого соединен с резистором 8, и диод 10, катод которого соединен с отрицатель ным выводом источника питания, после довательно соединенные стабилитрон 11, резистор 12 и диод 13, парал дельно которому подключена первичная обмотка 14 трансформатора 15, начало вторичной обмотки 16 которого через диод 17 соединено с базой транзистора 18, а конец - с его эмиттером, причем катод стабилитрона 11 соединен с резистором 7, а анод дио да 13 - с катодом диода 10, конденсатор 19, один вывод которого соединенс катодом диода 10, друг 9 й - с подвижным контактом резистора 7 и эмиттером однопереходного транзистора 20, первая база которого соединена с катодом диода 13, вторая - через резистор 21 с эмиттером транзистора 18 и обьединенными первыми выводами конденсатора 22 и резистора 23, а через резистор 24 - с точкой соединения резисторов 1 и 2, другие выводы конденсатора 22 и резистора 23 соединены с катодом диодов 25 и 26 и началом первичной обмотки 27 трансформатора 28, конец которой соединен с анодом диода 26 и коллектором транзистора 18, анод диода 25 через резистор 29 соединен с положительным выводом источника питания и свободным выводом резистора 1, начало вторичной обмотки 30 трансформатора 28 через диод 31 соединено с управляющим электродом, а конец - с катодом тиристора 32, включенного последовательно с нагрузкой 33.Устройство работает следующим образом.При включении источника питания подается через нагрузку 33 переменное напряжение 220 В, 50 Гц тиристор (симметричный) 32. Одновременно пониженное двухполупериодное выпрямленное напряжение поступает через резистор 5, следовательно, и через резисторы 1-3 и стабилитрон 4, на стабилитрон 9, причем сопротивление резистора 1 принимается меньше сопротивления резистора 2 в три раза и меньше в пять раз сопротивления резистора 3; через резисторы 1 и 24 на резистор 21, последовательно, и через первичную обмотку 14 импульсного трансформатора 15 на переход база 2 (б- база,. 1 (б,) транзистора 20, причем сопротивление резисто" ра 1 принимается приблизительно в 1,2 раза больше сопротивления резистора 24 и меньше приблизительно в 18 раз сопротивления резистора 21, значение которого выбирается таким, чтобы при максимальном значении сопротивления переменного резистора 7 в цепи эмиттера транзистора 20 амплитуда напряжения на конденсаторе 19 была бы близкой к значению амплитуды напряжения включения транзистора 20; через резистор 28 и диод 25 на конденсатор, следовательно, и через первичную обмотку 27 импульсного трансформатора 28 на переход коллектор - эмиттер транзистора 18, причем включение параллельно конденсатору 22 резистора 23 увеличивает падение напряжения на резисторе 29, уменьша 14676 ет на диоде 25, уменьшает падение напряжения на переходе коллектор эмиттер транзистора 18, увеличивая срок службы последнего, и создает переменную составляющую падения на 5 пряжения на конденсаторе 22, причем сопротивление резистора 23 больше сопротивления резистора 29 приблизительно в 50 раз и приблизительно в четыре раза больше на частоте 100 Гц сопротивления конденсатора 22.Ограниченное напряжение по амплитуде со стабилитрона 9 через резистор 8 подается на конденсатор 19, следовательно, и через первичную обмотку 14 на переход эмиттер - база 1 транзистора 20, и через стабилитрон 11 и первичную обмотку 14 - на резистор 12, причем емкость конденсатора 19 принимается примерно в 11 раз меньше емкости конденсатора 22, при этом сопротивление резистора 12 принимается примерно в 12 раз меньше. сопротивления резистора 8. 25Напряжение стабилизации стабилитрона 9 принимается приблизительно в три раза больше напряжения стабилизации каждого из стабилитронов 4 и 11. 30Одновременно пониженное напряжение подается через резисторы 1, 2, 6 и 7 на конденсатор 19, причем сопротивление резистора 2 принимается примерно в 2,3 раза больше сопротив ления резистора 6 и меньше примерно в 13 раз сопротивления резистора 7.При уменьшении сопротивления переменного резистора 7 в цепи эмиттера транзистора 20 происходит увеличение 40 амплитуды напряжения, например в отрицательный полупериод напряжения сети, на конденсаторе 19 до амплитуды напряжения включения транзистора 20..При включении транзистора 20 соп ротивление перехода эмиттер - база 1 резко уменьшается до минимального значения, при котором происходит разряд конденсатора 19 через переход эмиттер - база 1 транзистора 20 и 50 первичную обмотку 14 импульсного трансформатора 15, с вторичной обмотки 16 которого положительный импульс подается через диод 17 на базу транзистора 18.55При подаче импульса на базу транзистора 18 происходит уменьшение со - противления перехода коллектор - эмиттер последнего до минимального 894значения и разряд конденсатора 2 через первичную обмотку 27 импульсного трансформатора 28 и переход коллектор - эмиттер транзистора 18. С втЬричной обмотки 30 усиленньп импульс. по амплитуде подается через диод 31 в цепь управления тиристора 32, приоткрывая последний, создается падение напряжения на нагрузке 33.При разряде конденсатора 19 происходит уменьшение амплитуды напряжения на последнем до значения амплитуды напряжения закрытия транзистора 20, При закрытии транзистора 20 происходит закрытие транзистора 18, следовательно, и закрытие тиристора 32,Процесс коммутации транзисторов 20 и 18, следовательно, и тиристора 32, в каждый из отрицательных полу- периодов напряжения сети аналогично повторяется.Аналогично происходит процесс коммутации транзисторов 20 и 18 и тиристора 32 и в положительньп полупериод напряжения сетиТаким образом, за период напряжения сети (фиг. 2 а) в цепи управления симметричного тиристора 32 образуются два положительных импульса (фиг . 2 б), смещенных на 180 эл. град., один из которых образуется в период начала роста амплитуды отрицательного полу- периода напряжения сети, второй - в период начала роста амплитуды положительного полупериода напряжения с ети. В дальнейшем при плавном уменьшении сопротивления переменного резистора 7 до минимального значения происходит плавное увеличение амплитуды напряжения на конденсаторе 19, при котором происходит плавньп сдвиг, рост амплитуды первого импульса, образование последующего импульса на месте первого, увеличение амплитуды импульса до максимального значения, сдвиг и увеличение количества импульсов в обмотке 14, следовательно, и в цепи управления тиристора 32(фиг . 2 в)С увеличением количества импульсов до максимального значения в цепи управления тиристора 32 проис. ходит уменьшение падения напряжения на последнем (фиг. 2 г) и увеличение до максимального значения падения напряжения (фиг. 2 д) на нагрузке 33, Одновременно при плавном уменьшении сопротивления переменного резистора67689 57 в цепи эмиттера транзистора 20 до минимального значения происходит увеличение тока заряда конденсатора 19 через резисторы 1, 2, 6 и 7, уменьшение тока через резистор 3 и стабилитрон 4 до минимального значения и изменения направления, и увеличение тока через стабилитрон 4, резистор 3 и резистор 6, увеличение тока заряда конденсатора 22 через резистор 29 и диод 25, при котором происходит изменение полярности на последнем, а также уменьшение тока через резистор 24, следовательно, и через резистор 21.Таким образом, при плавном уменьшении сопротивления переменного резистора 7 до минимального значения в цепи эмиттера транзистора 20 происходит плавное увеличение падения напряжения на резисторах 1, 2, 6, 29 и изменение;.алгрнасти на диоде 25, а также уменьшение падения напряжения на резисторах 3, 7, стабилитроне 4, резисторе 21 ина переходах коллектор эмиттер и база - коллектор транзистора 18, а также на резисторе 3 и изменение полярности на посЛеднем, увеличивая суммарный ток через резистор 6.Таким образом, включение резистора 1 уменьшает падение напряжения на резисторе 21, а также при уменьшении сопротивления резистора 7 до минимального значения в цепи эмиттера транзистора 20 уменьшается напряжение на резисторе 21, следовательно, и на переходе база 2 - база 1 транзистора 20 (фиг. 3, П 6 Б При изменении сопротивления резистора 7 резистор 2 исключает возможность. изменения в больших пределах падения напряжения на перехаде.эмиттер - база 2, т.е, поддерживает в заданных пределах нижнее значение падения напряжения на переходе база 2 - база 1 и определяет диапазон стабилизации установленного значения напряжения на нагрузке 33 при колебаниях напряжения сети на +10 Е. Включение резистора 5 увеличивает падение напряжения на конденсаторе 19, увеличивая угол сдвига и количество импульсов в цепи управления тиристора 32, уменьшая падение напряжения на последнем. Суммарное падение напряжения на резисторах 6, 7 и 8 определяется параметрами стабилитрона 4 и резистора 3, на котором при 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 изменении полярности увеличивается суммарный ток через резистор 6, причем цепь из резистора 3 и стабилитрона 4 улучшает стабилизацию напряжения на нагрузке 33.Стабилизация установленного значения напряжения на нагрузке 33 при неизменном значении сопротивления переменного резистора 7 при изменении напряжения сети на +103 происходит следующим образом.При уменьшении напряжения сети на -107. происходит уменьшение напряжения на входе генератора импульсов, следовательно, и на стабилитране 4, при котором увеличивается сопротивление последнего, увеличивая при этом ток через резисторы 6 и 7. При увеличении напряжения на конденсаторе19 поддерживается в определенных пределах установленное значение амплитуды и угла сдвига импульсов в цепи управления тиристора 32, следовательно, и падение установленного значения напряжения на нагрузке 33. Аналогично происходит процесс стабилизации установленного значения напряжения на нагрузке 33 при неизменном значении сопротивления переменного резистора 7 при увеличении напряжения сети на +102, при котором происходит уменьшение сопротивления стабилитрана 4, следовательно, увеличение через него тока, Уменьшение зарядо-разрядного тока конденсатора 19 приводит к поддержанию неизменным заданного угла сдвига импульсов.На фиг. Зб показано изменение падения двухполупериодного напряжения на нагрузке при изменении напряжениясети на +103, Из фиг. Зб следует, что стабилизация установленного значения происходит в пределах 3180 В при напряжении сети 220 В + 107.Установление базового напряжения на нагрузке 33 при максимальном сопротивлении переменного резистора 7 производится следующим образам.При увеличении сопротивления резистора 12 увеличивается падение напряжения на резисторе 8, следовательно и на конденсаторе 19. В дальнейшем при увеличении сопротивления резистора 12 процесс перезаряда конденсатора 10 и коммутации транзисторов 30 и 18, следовательно и тиристора 32, происходит аналогично как и при изменении сопротивления переменногорезистора 7. Диапазон изменения базового напряжения на нагрузке может изменяться в пределах 0100 В в зависимости от значения сопротивления резистора 12.Таким образом, включение последовательной цепи, состоящей из резисторов 1, 2, 3 и стабилитрона 4 уменьшает падения напряжения на переходе база 2 - база 1 транзистора 20, а также уменьшает при изменении сопротивления переменного резистора 7 падение напряжения на переходах транзистора 20, увеличивая срок службы последнего, повышает стабилизацию установленного значения напряжения на нагрузке 33 при колебаниях напряжения сети на +107 и допускает плавную установку базового напряжения на нагрузке 33. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Формула изобретенияУстройство для управления тиристором преобразователя, содержащее последовательно соединенные первый, второй и третий резисторы, причем второй резистор выполнен регулируемым, последовательно соединенные первый стабилитрон и первый диод, катод которого соединен с отрицательным выводом источника питания, катод первого стабилитрона соединен с одним выводом третьего резистора, однопереходный транзистор, первая база которого соединена с катодом второго диода, анод которого соединен с отрицательным выводом источника питания, эмиттер однопереходного транзистора соединен с подвижным контактом второго резистора, вторая база - с первыми выводами четвертого и пятого резисторов, второй вывод пятого резистора соединен с отрицательным выводом источника питания, второй стабилитрон и шестой резистор, катод второго стабилитрона соединен с точкой соединения второго и третьего резисторов, анод - с одним выводом шестого резистора., другой вывод которого соединен с катодом второго диода, первый конденсатор, один вывод которого связан с эмиттером однопереходного транзистора, другой - с отрицательным выводом источника питания, первый импульсный трансформатор,выводы вторичной обмотки которогопредназначены для подключения к управляющему переходу тиристора преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности, введены седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый резисторы, третий стабилитрон, третий, четвертый и пятый диоды, второй импульсный трансформатор,второй конденсатор и транзистор, причем один вывод седьмого резисторасоединен с положительным выводом источника питания, другой вывод - содним выводом восьмого резистора,другой вывод которого соединен с одним выводом девятого резистора, другой вывод которого соединен с анодомтретьего стабилитрона, катод которогосоединен с катодом первого стабилитрона, один вывод десятого резисторасоединен с одним выводом седьмогорезистора, а другой - с катодом третьего стабилитрона, один вывод первого резистора соединен с точкойсоединения восьмого и девятого резисторов, другой вывод четвертого резистора - с точкой соединения седьмого и восьмого резисторов, начало первичной обмотки второго импульсноготрансформатора соединено с катодомвторого диода, конец - с отрицательным выводом источника питания, к которому также подключен конец вторичной обмотки второго импульсного трансформатора, начало которой через третий диод соединено с базой транзистора, змиттер которого соединен сотрицательным выводом источника питания, а коллектор - с концом первичной обмотки первого импульсноготрансформатора, начало которой соединено с катодами четвертого и пятого диодов, одними выводами одиннадцатого резистора и второго конденса-.тора, анод четвертого диода соединенс концом первичной обмотки первогоимпульсного трансформатора, другиевыводы одиннадцатого резистора и второго конденсатора объединены и соединены с другим выводом пятого резистора, анод пятого диода черезодиннадцатый резистор соединен с положительным выводом источника пита.нияе1467689 ель А. Меркулова .Олийнык . Корректор М, Пожо ор Е. Папп Подписн Тираж 64 ГКНТ СССР ого комитета по 35,.Москва, Ж в а ее Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ЗакаВНИИПИ 08/52сударств1 Состав Техред обретениям и открытия Раушская наб., д. 4/5