Устройство для стабилизации режима горения газоразрядной лампы

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ , РЕЖИМА ГОРЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ, содержащее блок статической стабилизации, yпpaвJIяeмый трехфазный выпрямитель, блок динамической стабилизации, инвертор с четырьмя -. ключами постоянного тока, блок зазкигания разряда и блок управления. причем входы блока статической стабилизации подключены к выводам для присоединения к трем фазам сети питания , а выход блока статической стабилизации подключен к входу управляемого трехфазного выпрямителя, выход которого соединен через блок динамичесокй стабилизации с входом инвертора, подклйзченного выходом к выходу блока зажигания разряда и к выходам для подключения газоразрядной лампы,выходы блока управления соединены с управляющими входами управляемого трехфазного выпрямителя , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, оно снабжено блоком ограничения напряжения (П и блоком защиты, а в блоке управления предусмотрен шунтирующий тиристор , причем вход блока ограничения напряжения и питающий вход блока защиты подключены к входу инвертора, выход блока ограничения напряжения подключен квходу блока зажигания и к управляющему входу блока защиты, выход.которого подключен к управляющему входу шунтирующего тиристора. кэ

„.Я0„„1023679 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 Н 05 В 41 392

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I г

:1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCNOMV CHllETEllhCTRV

t9 (21) 2932940/24-07. (22) 05. 06. 80 (46) 15.06.83. Бюл. Р 22 (72) М.E. Клыков, С.A. Георгобиани-, Н.Д. Козак, Е.Г. Овсепьянц, Б.П. Сысоев, Л.И. Цыгенько и Н.Н. Шкуро (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический светотехнический институт (53) 621 ° 311. 69(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

М 1529824, кл. Н 2Н, 1976.

2. Разработать полупроводниковые пускорегулирующие аппараты(ППРЛ) для газоразрядных источников света, обладающих повышенным цо 85% КПД.

Отчет по теме С02.8050 В гос.рег.

78065030, ВНИСИ,-рук. Розенталь Э.С.

М„, 1978, с. 64. . (54)(57) 1. устРОЙстВО Для сто.вцлиЗАЦИИ РЕЖИМ ГОРЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ

3ИМПЫ, содержащее блок статической стабилизации, управляемый трехфазный выпрямитель, блок динамической стабилизации, инвертор с четырьмя;, ключами постоянного тока, блок зажигания разряда и блок управления, причем входы блока статической стабилизации подключены к выводам для присоединения к трем фазам сети питания, а выход блока статической стабилизации подключен к входу управляемого трехфазного выпрямителя, выход которого соединен через блок динамичесокй стабилизации с входом инвертора, подключенного выходом к выходу блока- зажигания разряда и к выходам для подключения газораэрядной лампы, выходы блока управления соединены с управляющими входами управляемого трехфазного выпрямителя, -о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, оно снабжено блоком ограничения напряжения и блоком защиты, а в блоке управления предусмотрен шунтирующий тиристор, причем вход блока ограничения напряжения и питающий вход блока защиты подключены к входу инвертора, выход блока ограничения напряжения подключен к входу блока зажигания и к управляющему входу блока защиты, выход. которого подключен к управляющему входу шунтирующего тиристора.

1023679

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок ограничения напряжения выполнен с использованием тиристора, . резистора, конденсатора, стабилитрона и диода, причем анод тиристора блока ограничения соединен с плюсовым выводом входа блока ограничения напряжения и с катодом стабилитрона, анод которого через диод подключей к управляющему электроду тиристора блока ограничения, катод которого соединен с одним из выводов резистора, с одной из обкладок конденсатора и с положительным выводом выхода бло-. ка ограничения напряжения, а другой вывод резистора и другая обкладка конденсатора подключены.к минусовому выводу входа и к отрицательному выводу выхода блока ограничения напряжения.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что блок защиты выполнен с использованием тиристора, трансформатора тока, резистора, конденсатора и динистора, причем тиристор блока защиты анодом подключен к положительному выводу питающего входа блока защиты, а катодом через первичную обмотку трансформатора тока соединен с отрицательным выводом питающего входа блока защиты, с отрицательным выводом управляющего входа блока защиты и с одной из обкладок конденсатора блока

-1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в осветительных устройствах различного назначения, преимущественно с лампами высокого давления, в частности типов ДРИ и ДРИШ, применяемых. в прожекторах.

Известно устройство, содержащее импульсный стабилизатор с цепями обратной связи по току и мощнбсти, которое стабилизирует параметры рабочего режима гаэоразрядной лампы и одновременно обеспечивает снижение пульсации светового потока $1) .

Недостатки этого устройства проистекают от совмещения функций стабилизации статической и динамической вольт-амперных характеристик лампы в одном блохе импульсного стабилизатора, Это обуславливает:: необходимость применения сложных и ненадежных цепей обратной связи по хоку и мощности ГЛ и существенно ограничивает предельнув выходную мокк ность на уровне 250 Вт. Надежиость всего устройства также невысока, защиты, другая обкладка которого че рез динистор соединена с управляющим электродом тиристора блока защиты и через резистор блока защиты подключена к положительному выводу управляющего входа блока защиты, а выводы вторичной обмотки трансформатора тока подключены к выводам выхода блока защиты.

4. Устройство по пц.1 2 или 3

" о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен с использованием конденсатора, четырех резисторов, причем управляющий переход шунтирующего тиристора подключен к выводам управляющего входа блока управления, анод.шунтирующего тиристора соединен с одной из обкладок конденсатора блока управления и с одним иэ выводов всех четырех резисторов блока управления, один иэ которых соединен. другим выводом с выводом для подключения к положительному полюсу источника питания, другой вывод второго, третьего и четвертого резисторов блока управления подключен к индивидуальным выводам трех выходов блока управления, а другая обкладка конденсатора блока управления, катод шунтирующего тиристора и вывод для подключения к отрицательному полюсу источника питания соединены с общим выводом терх выходов блока управления.

2 .так как при пробое транзистора импульсного регулятора неизбежен выход из строя по крайней мере половины транзисторов инвертора.

5 Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, содержащее последовательно соединенные блок статической стабилизации, трехфазный выпрямитель, . щ блок динамической стабилизации и инвертор на четырех ключах постоян,ного тока (2) .

Однако. при эксплуатации подобнЫх аппаратов наблюдается ряд явлений, в основном связанных с переходными режимами, возникающими при зажига,нии разряда, обрыве линии, неисправностях или пагасании гаэоразрядной лампы. .В частности, при мощности лампы, Ю превышающей 250 Вт, необходимо использовать Трехфазные схемы выпрям.ления. Это ведет к резкому увеличению напряжения холостого хода инвертора и требует применения транэисто25 ров с черезмерным запасом по напряже1023679 нию. Это удорожает. устройство и снижает его надежность, особенно в режимах длительного незажигания разряда. При обрыве линии появляется также опасность поражения электрическим током, так как зажигающие устройства для ГЛ высокого давления способны формировать импульсы с амплитудой до 60 кВ. Длительный режим холостого хода отрицательно влияет на срок службы элементов. 10

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем ограничения величины и времени воздействия напряжений, прикладываемых к транзисторам инвертора, в период зажигания разряда, при неисправностях или погасании лампы, а также последующего напряжения на выходе трехфазного выпрямителя.

Поставленная цель достигается .тем, что устройство для стабилизации ре-. жима горения газоразрядной лампы, содержащее блок статической стабилизации, управляемый трехфазный выпрямитель, блок динамической стабилизации, инвертор с четырьмя ключами постоянного тока, блок зажигания разряда и блок управления, причем входы блока статической стабилизации подключены к выводам для присоединения в трем фазам сети питания, 30 а выход блока статической стабилизации подключен к входу управляемого трехфазного выпрямителя, выход которого соединен через блок динамической стабилизации с входом кивер- З5 тора, подключенного выходом к выходу блока зажигания разряда и к выводам для подключения газоразрядной лампы, выходы блока управления соединены с управляющими входами управляемого 40 трехфазного выпрямителя, снабжено блоком ограничения напряжения и блоком защиты, à в блоке управления предусмотрен шунтирующий тиристор, причем вход блока ограничения напряжения и питающий вход блока защиты подключены к входу инвертора, выход блока ограничения напряжения . подключен к входу блока зажигания разряда и к управляющему входу блока защиты, выход которого подключен к 50 управляющему, входу шунтирующего титистора.

Кроме того, блок ограничения напряжения выполнен с использованием ,тиристора, резистора, конденсатора, стабилитрона и диода, причем анод тиристора соединен с плюсовым выводом .входа блока ограничения напряже:ния и с катодом стабилитрона, анод которого через диод подключен к управляющему электроду тиристора, катод которого соединен с одним as выводов резистора, с одной из обкладок::конденсатора и с положительным выводом выхода блока ограничения на 65 пряжения, а другой вывод резистора и другая обкладка конденсатора подключены к минусовому выводу входа и к отрицательному выводу выхода блока ограничения напряжения.

Блок защиты выполнен с использованием тиристора, импульсного трансформатора, резистора, конденсатора и динистора, причем тиристор анодом подключен к положительному выводу питающего входа блока защиты, а катодом через первичную обмотку импульсного трансформатора соединен с отрицательным выводом питающего входа блока защиты, с отрицательным выводом управляющего входа блока защиты и с одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого через динистор соединена с управляющим электродом тиристора и через резистор подключена к положительному выводу управляющего входа блока защиты, а выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора подключены к выводам выхода блока защиты.

Блок управления выполнен с использованием конденсатора, четырех резисторов, причем управляющий переход шунтирующего тиристора подключен к выводам управляющего входа блока управления, анод шунтирующего тиристора соединен с одной из обкладок конденсатора и с одним из выводов всех четырех резисторов, один из которых соединен другим вы- водом с выводом для подключения к положительному полюсу источника питания, а другой вывод второго, третьего и четвертого резисторов подключены к индивидуальным выводам трех выходов блока управления, а другая обкладка конденсатора, катод шунтирующего тиристора и вывод для подключения к отрицательному полюсу источника питания соединены с общим выводом трех выходов блока управления. !

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. устройство содержит блок 1 статической стабилизации, выполненный с использованием конденсаторов 2,3 и 4 и подключенный к фазам трехфазной сети, управляемий трехфазный выпрямитель 5, выполненный на тирис« торах 6,7 и 8 и диодах 9,- 10 и 11, блок динамической стабилизации 12, мостовой инвертор 13, выход которого связан с выводами 14 и 15 для подключения газоразрядной лампы 16, а также блок 17 зажигания разряда, вход питания которого подключен к одной иэ фаэ и нулевому проводу трехфаэной сети, выход блока 17 зажигания разряда связан с выводами 14 и

15 для подключения газораэрядной лампы 16. Для обеспечения работы

1023679

ВНИИПИ Заказ 4243/51

Тираж 845 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 трехфазного выпрямителя 5 используется блок 18 управления, вход питания которого связан с вывсщами 19 и 20 для подключения источника питания, а выходы 21, 22 и 23 подключены к управляющим электродам тирис- 5 торов 6,7 и 8.

Блок 24 ограничения напряжения содержит тиристор 25, резистор 26, конденсатор 27 и схему управления на диоде 28 и стабилитроне 29. Выхо- t0 ды 30 и 31 блока ограничения связаны с управляющим входом блока 17 зажигания разряда. Выходы 32 и 33 блока.24 связаны с входом блока 34 эа» шитые 15

Блок 18 управления трехфаэным выпрямителем 5 содержит конденсатор фильтра 35, резисторы 36, 37 и 38, шунтирующий тиристор 39 и резистор

40 и тоансеорматор 41 тока, вторичная обмотка 42 которого подключена к управляющему входу шунтирующего тиристора 39, а первичная 43 включена последовательно с тиристором44 блока защиты 34, который содержит резистор 45, конденсатор 46 и динистор

47. Выход 48 и 49 блока 34 защитысвязан с управляющим входом блока

18 упРавления трехфазным выпрямителем 5.

Устройство работает следующим З0 образом.

После подачи напряжения сети и появления на входных питающих выводах 19 и 20 постоянного напряжения, отпирающего в соответствующие ин- 35 тервалы тиристоры 6, 7 и 8 выпрямителя 5, начинается нарастание напряжения на входах инвертора 13 и блоков ограничения напряжения 24 и защиты 34. Этот рост продолжается до 40 тех пор, пока не будет достигнуто значение опорного напряжения стабилитрона 29, после чего следует отпирание тиристора 25. В результате параллельно входу инвертора 13 оказывается включенной цепь иэ резистора 26 и конденсатора 27. В зависимости от их параметров можно ограничить величину напряжения инвертора13 практически в любых необходимых пределах.

Обычно зта величина определяется ти- 50 пом используемой лампы. В течение всего времени, пока на управляющем .входе блока 17 зажигания разряда имеется напряжение, поступающее с выходов 30 и 31 блока 24 ограниче- 55 ния напряжения, блок 17 формирует импульсы для зажигания лампы 16.

Если в течение установленного времени (обычно 1-3 с ) лампа 16 зажигается, то напряжение на выходе 60 инвертора 13, равное напряжению на лампе 16, резко падает почти до.нуля.

Это обеспечивает запирание тиристора 25 под действием напряжения конденсатора 27. Последний разряжается через сравнительно низкоомное сопротивление резистора 26, напряжение на управляющем входе блока 17 зажигания разряда исчезает, и он прекращает подачу импульсов на лампу 16.

Если же зажигание лампы не произошло в течение 1-3 с, тс» за указанный промежуток времени происходят заряд конденсатора 46 через резистор

45 до напряжения отпирания дииистора

47, что приводит в свою очередь, к отпиранию тиристора 44 блока 34 защиты. В этом случае почти мгновенно тиристор 44 через первичную обмотку

43 трансформатора 41 тока закроет входные выводы инвертора 13. При этом амплитуда тока через тиристор 14 не превышает значения пускового тока лампы 16. Блок зажигания 17 прекращает подачу импульсов на лампу 16, а импульс тока через обмотку 43 и, следовательно 42 трансформатора 41 тока приводит к отпиранию шунтирующего тиристора 39 и прекращению подачи напряжений, отпирающих тиристоры 6, 7 и

8 трЬхфазного выпрямителя 5, что, в свою очередь, обуславливает исчезновение напряжения íà его выходе.

Аналогичный процесс наблюдается при погасании лампы, ее неисправностях, а также в .случае обрыва кабеля прожектора.

Повторное зажигание лампы возможно после отключения и подачи вновь напряжения сети на вход устройства.

В вариантах устройства возможно также применение трехфазного выпрямителя на шести тиристорах. Блок динамической стабилизации может быть включен также между положительным выводом выпрямителя и положительным выводом входа инвертора. Применение блока ограничения позволяет снизить напряжение с 594 до 220-240 В. С учетом коэффициента запаса в таком устройстве.можно применять транзисторы с допустимым напряжением около 450 В вместо 1000-1200 В, как в схеме прототипа.

Применение блока защиты позволяет исключить длительный режим холостого хода и сравнительно просто выполнять схему автоматического управления работой зажигающего устройства.

Экономический эффект при использовании изобретения достигается эа счет уменьшения эксплуатационных расходов.