Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий тиристорный ключ, включенный между входным и выходным выводами, блок питания, выполненньй в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к входным вьгоодам, а вторичная - к вьшодам переменного тока первого выпрямительного моста, к выводам постоянного тока которого подключен фильтр, последовательно соединенные формирователь разрядных импульсов, генератор пилообразного напряжения, содержащий конденсатор, сравнивающее устройство на транзисторном ключе, к базе которого через резистор подключен вывод дпя подключения сигнала управления, а эмиттерколлекторная цепь которого через первичную обмотку импульсного трансформатора связана с выходом фильтра блока питания, при этом формирователь разрядных импульсов выполнен в виде двух последовательно соединенных инвертирующих усилителей и разделительного диода,, вход первого инвертирующего усилителя подключен к выводам выпрямительного моста, формирующим однополярное напряжение, выводы питания первого инвертирующего усилителя соединены с выходом фильтра блока питания, кроме того,первичная обмотка импульсного трансформатора зашунтирована диодом во встречном направлении , а вторичная обмотка подключена вцепь управления тиристорами, отличающийся тем, что, с целью.упрощения и повьшения точности , в блок питания введен второй выпрямитель, выводы постоянного то .ка которого включены согласно последовательно с выводами постоян (Л ного тока первого вьшрямителя, импульсный трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, база-эмиттерный переход транзисторного ключа зашунтирован в обратном направлении введенным ускоряющим диодом, при этом конденсатор генератора пило00 X) образного напряжения образует последовательную цепь с дополнительной обмоткой импульсного трансформатора , включенную между базой к эмиттером транзисторного ключа, выел воды питания второго инвертирующего усилителя соединены с крайними выводами цепи из последовательно соединенных выводов постоянного тока первого и второго выпрямителей, база транзисторного ключа через разделительный диод соединена с выходом второго инвертирующего усилителя.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

OllHGAHHE ИЗОБЕЕт

Н ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3719306/24-07 (22) 03.04.84 (46) 23.09.85. Бюл. 9 35 (72) Н.Г. Иванов (53) 621.314.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 665373, кл. Н 02 M 1/08, 1975.

Радио. 1980, Р 7, с. 22, 23. (54)(57) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий тиристорный ключ, включенный между входным и выходным выводами, блок питания, выполненный в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, а вторичная — к выводам переменного тока первого выпрямительного моста, к выводам постоянного тока которого подключен фильтр, последовательно соединенные формирователь разрядных импульсов, генератор пилообразного напряжения, содержащий конденсатор, сравнивающее устройство на транзисторном ключе, к базе которого через резистор подключен вывод для подключения сигнала управления, а эмиттерколлекторная цепь которого через первичную обмотку импульсного трансформатора связана с выходом фильтра блока питания, при этом формирователь разрядных импульсов. выполнен в виде двух последовательно соединенных инвертирующих усилителей и разделительного диода,. вход первого инвертирующего усилителя под„„SU„„1181085 A ключен к выводам выпрямительного моста, формирующим однополярное напряжение, выводы питания первого инвертирующего усилителя соединены с выходом фильтра блока питания, кроме того, первичная обмотка импульсного трансформатора зашунтирована диодом во встречном направлении, а вторичная обмотка подключена в цепь управления тиристорами, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, в блок питания введен второй выпрямитель, выводы постоянного то.ка которого включены согласно последовательно с выводами постоянного тока первого выпрямителя, импульсный трансформатор снабжен . дополнительной обмоткой, база-эмиттерный переход транзисторного ключа зашунтирован в обратном направлении введенным ускоряющим диодом, при этом конденсатор генератора пилообразного напряжения образует последовательную цепь с дополнительной обмоткой импульсного трансформатора, включенную между базой к эмиттером транзисторного ключа, выводы питания второго инвертирующего усилителя соединены с крайними выводами цепи из последовательно соединенных выводов постоянного тока первого и второго выпрямителей, база транзисторного ключа через разделительный диод соединена с выходом второго инвертирующего усилителя.

1181085

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аппаратуре фазового регулирования мощности, например регулирования .загрева электропечей, тиглей, инфракрасных излучателей, сушильных шкафов, термостатов, освещения зрительных залов, световой рекламной аппаратуры и пр.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг.2— временные диаграммы его работы.

Устройство содержит тиристорный ключ 1, блок 2 питания, формирователь 3 разрядных импульсов, формирователь 4 импульсов управления, выход тиристорного ключа 1 подсоединен к нагрузке 5..Блок 2 пита-. ния содержит трансформатор 6, выпрямительный мост 7, конденсатор 8 фильтра и выпрямитель 9 питающего напряжения обратной полярности.

Формирователь 3 разрядных импульсов содержит два инвертирующих усилителя, выполненных на транзисторах 10 и 11, разделительные диоды 12, резисторы 13-20 и разделительный конденсатор 21.

Формирователь 4 импульсов управления содержит транзистор 22, времяэадающие резистор 23 и конденсатор 24, ускоряющий диод 25, .импульсный трансформатор 26, защитный диод 27 и ограничительный резистор 28, времяэадающий резистор 23 подключен к входу управляющего напряжения. Трансформатор 6 имеет три обмотки: первичную сетевую, подключенную к источнику переменного напряжения, вторичную, подсоединенную к выпрямительному мосту 7, и вспомогательную, подключенную к маломощному выпрямителю 9 питающего напряжения обратной полярности. Выпрямитель 9 может быть выполнен, например, по однополупериодной схеме выпрямления ° К выходу выпрямительного моста 7 подключен конденсатор 8 фильтра, сглаживающий питающее напряжение, которое подается через резисторы 16 и 17 на коллекторы транзисторов 10 и 11, а также на формирователь 4 импульсов управления.

Выход выпрямителя 9 подключен к эмиттеру транзистора 11 второго кас

Положительные импульсы — полуволны, имеющиеся на выводах диагонали переменного тока выпрямительного моста 7, через .делители, образованные резисторами 13, 15 или 14, 15, открывают транзистор 10. За счет наличия некоторого, отличного от нуля, порогового напряжения открывания транзистора 10 этот транзистор 10 остается закрытым в начале и в конце каждой полуволны. В эти моменты времени конденсатор 21 заряжается через резистор 16, и транзистор 11 открыт; Таким образом, на коллекторе транзистора 11 (фиг.2б) формируются отрицательные импульсы, частота которых вдвое превышает частоту питающей сети када формирователя 3 и к базовому резистору 19 этого транзистора 11.

База транзистора 10 первого каскада подключена к диагонали переменного

5 тока выпрямительного моста через резисторы 13 и 14 и к общей шине через резистор 15. Эмиттер транзистора 10 подключен к общей шине.

База транзистора 11 соединена с коллектором ТраН5НсТора 10 через последовательно соединенные разделительный конденсатор 21 и ограничительный резистор 18. К коллектору транзистора 11 через ограничительный резистор 20 подключены разделительные диоды 12.

В формирователе 4 импульсов управления .транзистор 22, конденсатор

24, импульсный трансформатор 26 и защитный диод 27 образуют стандартную схему транзисторного блокинггенератора, которая дополнена в предлагаемом устройстве подключенными к базе транзистора 22 времязадающим резистором 23 и ускоряющим. диодом 25, другой вывод которо-. го подключен к общей шине. К базе транзистора 22 подключен также раэпелительный диод 12, через который

30 поступают разрядные импульсы. Один из выводов выходной обмотки импульсного трансформатора 26 через ограничительный резистор 28 подключен к управляющему электроду тиристорного ключа 1, другой вывод— к выходу тиристорного ключа 1 и к одному из выводов нагрузки 5.

Устройство работает следующим образом.

1181085 (фиг.2а). Длительность этих разрядных импульсов можно регулировать, изменяя величину резистора 15,т.е. изменяя коэффициент деления делителей на резисторах 13, 15 и 14, 15. 5

Резистор 18 служит для ограничения разрядного тока конденсатора 2 1.

Во время разрядного импульса ток проходит по цепи: диод 25, разделительный диод 12, резистор 20, .транзистор 11, выпрямитель 9.Длительность разрядных импульсов выбирается такой, чтобы конденсатор 24 успел перезарядиться за время импульса до напряжения, равного напря- 15 жению на открытом диоде 25. Транзистор 22 во время разрядного импульса закрыт этим напряжением.

По окончании каждого разрядного импульса конденсатор 24 начинает заряжаться через резистор 23 от напряжения управления (Бу„ ) . На базе транзистора 22 формируется пилообразное напряжение (фиг.2в), нарастающее тем быстрее, чем .больше величина U „,В некоторый момент времени пилообразное напряжение достигает такого уровня, что транзистор 22 открывается, начинается 30 генерация импульсов формирователем 4 импульсов управления. От первого же импульса срабатывает тиристорный ключ 1, напряжение питающей сети поступает на нагрузку 5.

На фиг. 2в условно показаны временные диаграммы напряжения на базе транзистора 22 при различных значениях U<<. 40

При U, меньшем, чем U где U " напряжение открывания транзистора 22, выполняющего в данном случае функции сравнивающего устройства, транзистор 22 не откроется, соответственно, тиристорный .ключ 1 будет постоянно закрыт, на нагрузке 5 мощность не выделяется.

При увеличении Uyz до U ð g. 50 большего, чем д„, происходит открывание транзистора 22, формирователь 4 импульсов переходит в автоколебательный режим генерации импульсов. При появлении-первого же импульса срабатывает тирис= торный ключ 1, на нагрузке 5 будет выделяться некоторая мощность дальнейшее увеличение Г+,Р приво дит к уменьшению задержки открывания транзистора 22 и, соответственно, к росту мощности, выделяемой в нагрузке 5.

Таким образом, изменяя Б „ можно плавно регулировать мощность,выделяемую в нагрузке 5.

Работа блокинг-генератора 4.

В момент открывания транзистора

22 происходит нарастание тока в коллекторной обмотке импульсного трансформатора 26. Это приводит к появлению тока в базовой обмотке этого трансформатора 26, конденсатор 24 через резистор 23 и внутреннее сопротивление источника U„„„ начинает перезаряжаться, на резйсторе

23 возникает напряжение, открывающее транзистор 22. Происходит блокинг-процесс, в результате которого насыщается сердечник импульсного трансформатора 26, ток в коллекторной цепи перестает нарастать. Ток заряда конденсатора 24 начинает снижаться, что приводит к уменьшению напряжения на резисторе 23, и к началу закрывания транзистора 22 уменьшается ток в коллекторной обмотке.

Происходит обратный блокинг-процесс,. в результате которого конденсатор

24 быстро перезаряжается через базовую обмотку трансформатора 26 и через диод 25, транзистор 22 закрывается. Диод 27 препятствует возникновению на коллекторе транзистора

22 высокого обратного напряжения, разряжая коллекторную обмотку трансформатора 26.

Введение в схему диода 25 резко уменьшает скважность генерации импульсов за счет снижения остаточного напряжения на конденсаторе 24, стабилизирует частоту генерируемых импульсов.

Резистор 28 ограничивает ток управляющего электрода тиристорного ключа. На фиг.1 показан тиристор. ный ключ в виде симметричного тиристора .(симистора). Возможно также применение обычных тиристоров в этом случае импульсный трансформатор 26 должен содержать две выходные обмотки (как это сделано в известном устройстве).

t 181085

Фиг. 4

Менар

Фиг. Р

Составитель И. Головинова

Техред О.Неце Корректор В. Синицкая

Редактор С. Лыжова

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5945/57 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

При многоканальномисполнении регулятора мошностиповторяются лишь блоки 4 и l, Koëè÷åñòâo ðàçäåëèòåëüíûõ диодов )2выбирается равным количест— ву каналов регулирования. Резистор 20 ограничивает токтранзистора 11.