Устройство для формирования и фазного регулирования прямоугольных импульсов сеточного управления многофазными ионными преобразователями

 

Ъ 119240

Класс 21dÐ, 12аз

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И. В. Гаврилов, А. К,. Гинзбург и В. П. Шипилло

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ФАЗНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

СЕТОЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМИ ИОННЫМИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

Заявлено 6 августа 1958 г. за № 605444/24 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 8 за 1959 г.

Известные устройства для формирования и фазного регулирования прямоугольных импульсов сеточного управления многофазными ионными преобразователями, содержащие полуволновые магнитные усилители, управляемые с помощью общего переменного активного сопротивления, не обеспечивают стабилизации UIHpHHbI и амплитуды управляющих импульсов.

В предлагаемом устройстве предусматривается выполнение блока питания с источником постоянного напряжения, общим для всех фаз, и с однополупериодными выпрямителями для каждой фазы, включенными на балластное сопротивление; в блоке формирования управляющих импульсов предусматривается включение первичных обмоток сеточных трансформаторов между двумя нагрузочными сопротивлениями полуволновых магнитных усилителей разных фаз. Такое выполнение устройства позволчет стабилизировать ширину и амплитуду импульсов сеточного управления.

Блок питания предлагается выполнить с двухполупериодными выпрямителями, включенными на балластное сопротивление последовательно с дополнительным источником синусоидальной э.д.с.; в блоке формирования первичные обмотки трансформаторов могут быть включены в противофазные цепи вместо нагрузочных сопротивлений, причем формирование импульсов осуществляется во вторичных обмотках этих трансформаторов.

На фиг. 1 изображена схема основного элемента описываемого устройства в однофазном исполнении; на фиг. 2 — схема описываемого устройства для управления ионными преобразователями большой мощности; на фиг, 3 — вариант узла питающего напряжения. № 119240

Предлагаемое устройство основано на применении однополупериодных (полуволновых) магнитных усилителей и пригодно для управления ионными преобразователями, работающими в выпрямительном и инвер,торном режимах, а также для управления вентилями, работающими в мостовой и других схемах. Система дает на выходе сеточный импульс неизменной амплитуды с крутым передним фронтом, фаза которого изменяется теоретически в диапазоне около 180 эл. град., причем импульс сохраняет неизменную продолжительность (по желанию 60 или 120 эл. град.) в определенной зоне перемещения его по фазе.

Схема (фиг. 1) представляет собой однополупериодный (полуволновой) магнитный усилитель, состоящий из дросселя насыщения До, рабочего и управляющего вентилей ВР и ВУ, нагрузочного R„è управляющего R сопротивлений. На выходе усилителя снимается с нагрузочного сопротивления Л„напряжение импульсной формы. Для питания полуволнового усилителя к точкам а и б подводится напряжение не синусоидальной, как обычно, а специальной формы. Источником этого напряжения служит постоянная э.д.с., навстречу которой включен однополупериодный выпрямитель, нагружаемый на балластное сопротивление R< . Форма напряжения между точками а и б показана на фиг. 1.

Положительный (рабочий) полупериод питающего напряжения имеет вид, близкий к трапеции, а отрицательный (управляющий) полупериод представляет собой часть синусоиды. Соотношение между величиной э.д.с. Е и амплитудой, напряжения, питающего выпрямитель U тако1 во, что напряжение пе имеет постоянной составляющей: Е= — U

При этом продолжительности рабочего и управляющего полупериодов соответственно составляют 217 и 143 эл. град.

Момент насыщения дросселя в рабочий полупериод определяется степенью его размагничивания в предшествовавший управляющий полупериод, которая, в свою очередь, зависит от величины R,. При максимальном значении R ==- дроссель не размагничивается, и выходное напряжение О„„„имеет вид трапеции. При уменьшении передний фронт импульса передвигается по фазе в сторону отставания, а сам импульс сохраняет свою амплитуду (фиг. 1). Диапазон перемещения фронта импульса составляет теоретически 180 эл., а практически — несколько меньшую величину.

При этом быстродействие перемещения переднего фронта импульса сохраняется, как и в обычном полуволно вом магнитном усилителе.

Переходный процесс перемещения фронта импульса происходит в течение одного периода питающего напряжения независимо от величины этого перемещения. Требуемая форма сеточного импульса в виде прямоугольного пика определенной ширины получается в случае объединения шести однофазных схем (фиг. 1) в одну шестифазную систему, Ниже рассматривается вариант схемы описываемого устройства, пригодный для управления ионными преобразователями большой мощности (фиг. 2). При этом подвергаются модернизации два основных узла описываемой системы: узел питающего напряжения и узел формирования сеточного импульса.

При соединении этих однофазных схем в шестифазную двухполупериодный выпрямитель используется для двух противофазных цепей, что еще больше уменьшает потребляемую мощность.

На фиг. 2 изображен также измененный узел формирования сеточного импульса. Вместо шести нагрузочных сопротивлений непосредственно включаются первичные обмотки трех сеточных трансформаторов. Каждый сеточный трансформатор имеет две первичные обмотки, включаемые в противофазные цепи устройства. Благодаря этому в каж¹ 119240 дом сеточном трансформаторе отсутствует постоянная составляющая потока. Формирование сеточных импульсов происходит во вторичных цепях сеточных трансформаторов, где первичные импульсы детектируются и соответствующие обмотки включаются попарно. При этом одна группа балластных сопротивлений R, выполняет роль сеточных сопротивлений, а другая Рд — сопротивлений деионизации, Вентили В, срезают отрицательные полуволны сеточных импульсов .На фиг. 2 показан вариант получения импульсов шириной 60 эл, Следует отметить, что в схеме фиг, 2 в момент образования первичного импульса в одной цепи наводится эд.с. в лротивофазной цепи, приводящая к эффекту своеобразной положительной обратной связи в полуволновом магнитном усилителе и не нарушаклцая остальных процессов.

Для управления устройством по схеме фиг. 2 можно применить управляемое сопротивление, регулируемую лротивоэ.д.с., электронную лампу, полупроводниковый триод и т. и.

В схемах предлагаемого устройства цепи управления потенциально отделены от цепей сеточного управления ионным преобразователем благодаря применению промежуточных сеточных трансформаторов TC. Это позволяет обойтись дросселем насыщения всего с одной обмоткой, а также выбрать параметры цепи управления независимо от параметров требуемого сеточного импульса, варьируя коэффициент трансформации сеточных трансформаторов.

Ниже описан вариант узла питающего напряжения в однофазном исполнении (фиг. 3). Здесь, в отличие от схемы фиг. 1, источник однополупериодного напряжения заменен двухполупериодным выпрямителем, питающимся от источника синусоидальной э.д.с, и включенным последовательно с ним источником добавочной синусоидальной э.д.с. Upped> причем обе э.д.с. равны по величине и синфазны.

В режиме холостого хода напряжения U„ в схемах фиг. 1 и 3 совершенно одинаковы. В момент насыщения дросселя в рабочий полупериод, когда сопротивление Я„оказывается «подключенным» к точкам а и б, напряжение Uà6 в схеме фиг. 1 уменьшается до значения. .,У .Е .м а6 R 1 р и б которое и определяет амплитуду сеточного импульса, так как U„„„=

= Ь"„;.

Это соотношение в схеме фиг. 1 остается в силе для любого момента насыщения дросселя, так как вентиль В в рабочий полупериод заперт. В схеме фиг. 1 имеется оптимальное соотношение между сопротивлениями й„и R< (они должны быть примерно равными), лри котэром общая потребляемая устройством мощность оказывается минимальной.

Хотя в режиме холостого хода (когда дроссель не насыщен) схемы фиг. 1 и 3 не отличаются по напряжению (,, в момент насыщения дросселя это различие весьма существенно.

Действительно, если в рабочий полупериод одна из групп выпрямителя В (фиг, 3) проводит ток, то все напряжение E полностью передается на сопротивление нагрузки R„, так как оба синусоидальные напряжения взаимно компенсируются вследствие их равенства.

Это явление нарушается лишь при малых значениях напряжений источников синусоидальной э.д.с, В этом случае напряжение на нагрузочном сопротивлении меньшее, чем Е, и имеет форму, показанную на фиг. 3 пунктиром. Это напряжение достигает значения Е лри некотором

« t= i, определяемым как

2 ч=лгс Sin — — 9

RÄ № 119240

Общий диапазон перемещения сеточного импульса без изменения его амплитуды оказывается теперь не 180, а 180 — 2 .

Для каждого конкретного случая, зная требуемый диапазон регулирования фазы сеточного импульса, можно рассчитать соответствующее максимально допустимое значение Р с тем, чтобы получить воз.можно меньшую потребляемую мощность устройства и его габариты.

Сеточные трансформаторы должны иметь минимальное рассеяние, чтобы трансформировать сеточный импульс без искажений. Для этого следует их сердечники изготовлять из материала с высокой магнитной проницаемостью и не допускать насыщения магнитопривода.

Кроме того, желательно делать эти трансформаторы.в тороидальном исполнении.

Предмет изобретения

1. Устройство для формирования и фазного регулирования прямоугольных импульсов сеточного управления многофазными ионными преобразователями, содержащее полуволновые магнитные усилители, управляемые с помощью общего переменного активного сопротивления, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью стабилизации ширины и амплитуды управляющих импульсов, для питания полуволновых магнитных усилителей применен источник постоянного тока, общий для всех усилителей, и включенные навстречу ему в каждой фазе однополупериодные выпрямители с балластными сопротивлениями и первичные обмотки сеточных трансформаторов включены между двумя нагрузочными сопротивлениями полуволновых магнитных усилителей разных фаз.

2. Видоизменение устройства по п. 1, о т л и ч а ю,щ е е с я тем, что вместо однополупериодных выпрямителей применены источники синусоидальной, э.д.с. и включенные последовательно с ними двух полупериодные выпрямители с балластными сопротивлениями, причем каждый выпрямитель является общим для двух противофазных цепей.

3. Видоизменение устройства по п. 1, о тл ич.аю щееся тем, что в каждую фазу вместо нагрузочных сопротивлений полуволновых магнитных усилителей включены первичные обмотки сеточных трансформаторов, во вторичных обмотках которых осуществляется формирование импульсов управления. № 119240 и р 1 дежиме хоЛССГпОгв хОВО

Комитет по делам изобретений и открытий ври Совете Министров СССР

Редактор Е. Я. Ланцбург Гр. 93

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

Ип р 5сп яЕ

Р н форм аци он но-издательский отдел.

Объем 0,51 п. л. Зак. 7066

Подп. к печ, 19.IX-59 г.

Тираж 930 Цена 75 коп,