Устройство для управления тиристором преобразователя

 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано для регулирования и стабилизации напряжения нагрузки, питающейся от источника переменного напряжения. Це+ 0 лью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается путем изменения напряжения на переходе база 2 - база 1 однопереходного транзистора 20 за счет введения последовательной цепи, состоящей из резисторов 1, 2 и 3 стабилитрона 4, катод которого соединен с катодом стабилитрона 9, а первый вывод резистора 1 подключен к положительному полюсу источника питания. Общая точка резисторов 2 и 3 соединена с первым выводом резистора 6. Параллельно введенной цепи подключен резистор 5. Введение указанной цепи позволяет улучяить стабилизацию напряжения на нагрузке. 3 ил. с SS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ц11 4 Н 02 И 1/08

3 Е; Е=::..: iiir3

ПИЬ7, E Ü., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21), 4218756/24-07 (22) 01. 04.87 (46) 23. 03.89. Бюл. 1"- 11 (72) К.И. Костылев (53) 621.316.727(088 8) (56) Недолужко И.Г., Сергиенко Е,Ф.

Однопереходные транзисторы. — M.:

Энергия, 1974, рис. 5-30, с. 93.

Авторское свидетельство СССР

Р 1023622, кл. Н 02 M 1/08, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации напряжения нагрузки, питающейся от источника переменного напряжения. Це+

„„Я0„„1467689 А1 лью изобретения является повышение надежности . Поставленная цель достигается путем изменения напряжения на переходе база 2 - база 1 однопереходного транзистора 20 эа счет введения последовательной цепи, состоящей иэ резисторов 1, 2 и 3 стабилитрона

4, катод которого соединен с катодом стабилитрона 9, а первый вывод резистора 1 подключен к положительному полюсу источника питания. Общая точка резисторов 2 и 3 соединена с первым выводом резистора 6. Параллельно введенной цепи подключен резистор 5.

Введение указанной цепи позволяет улучшить стабилизацию напряжения на нагрузке. 3 ил.

1467689

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для управления статическим преобразователем для получения требуе5 мого значения выходного параметра, выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом, и может 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- 15 телях, лампах, обмотке электродвигателя постоянного тока, катушке электромагнита и т.д.

Цель изобретения - повышение надежности. 20

На фиг. 1 изображена принципиаль ная эл ектрич еская схема устр ойст ва; на фиг . 2 — вр ем ен ные диаграммы н апряжений 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 (8Ug), изменения напряжения на наг- 30 рузке при изменении напряжения сети на +10X.

Устройство (фиг. 1) содержит по! следовательно соединенные резисторы

1-3 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 40 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- 45 лельно 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 соединен с катодом диода 10, другой - 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 реГ зистор 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 I 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-22, 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, уменьша14676 ет на диоде 25, уменьшает падение напряжения на переходе коллектор эмиттер транзистора 18, увеличивая срок службы последнего, и создает переменную составляющую падения на5 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 тран.зистора 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. 25

Напряжение стабилизации стабилитрона 9 принимается приблизительно в три раза больше напряжения стабилизации каждого из стабилитронов 4 и 11. 30

Одновременно 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- 35 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- 45 ротивление перехода эмиттер — база

1 резко уменьшается до минимального значения, при котором происходит разряд конденсатора 19 через переход эмиттер — база 1 транзистора 20 и 5 первичную обмотку 14 импульсного трансформатора 15, с вторичной обмотки 16 которого положительный импульс подается через диод 17 на базу транзистора 18.

При подаче импульса на базу транзистора 18 происходит уменьшение со— противления перехода коллектор— эмиттер последнего до минимального

89

4 значения и разряд конденсатора 2? через первичную обмотку 27 импульсного трансформатора 28 и переход коллектор — эмиттер транзистора 18. С вторичной 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 полупериодов напряжения сети аналогично повторяется.

Аналогично происходит процесс коммутации транзисторов 20 и 18 и тиристора 32 и в положительньп полупериод напряжения сети °

Таким образом, за период напряжения сети (фиг. 2а) в цепи управления симметричного тиристора 32 образуются два положительных импульса (фиг . 2б), смещенных на 180 эл. град., один из которых образуется в период начала роста амплитуды отрицательного полупериода 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. 2в) ° С увеличением количества импульсов до максимального значения в цепи управления тиристора 32 происходит уменьшение падения напряжения на последнем (фиг. 2г) и увеличение до максимального значения падения напряжения (фиг. 2д) на нагрузке 33.

Одновременно при плавном уменьшении сопротивления переменного резистора

67689

5 14

7 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

25 > IIpH KQTopoM происходит H3» менение 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 и на 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 eq Б, При изменении сопротивления резистора 7 резистор 2 исключает возможность. изменения в больших пределах падения напряжения на переходе .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 +10X. 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

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 íà +10X 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 конденсаторе

19 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 +10X 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 напряжения сети на +10X. Из фиг. Зб следует, что стабилизация установленного значения происходит в пределах 3...180 В при напряжении сети 220 В + 107.

Установление базового напряжения на нагрузке 33 при максимальном сопротивлении переменнorо 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 переменного

1467689 резистора 7. Диапазон изменения базового напряжения на нагрузке может изменяться в пределах 0...100 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, повьппает стабилизацию. установленного значения напряжения на нагрузке 33 при колебаниях напряжения сети на +102 и допускает плавную установку базового напряжения на нагрузке 33.

Формула изобретения

Устройство 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 кото-. рого 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, 5

55 выводы вторичной обмотки которого предназначены для подключения к управляющему переходу тиристора преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью г»овьппения надежности, введены седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый резисторы, третий стабилитрон, третий, четвертый и пятьп» диоды, второй импульсный трансформатор, второй конденсатор и транзистор, причем один вывод седьмого резистора соединен с положительным выводом источника питания, другой вывод — с одним выводом восьмого резистора, другой вывод которого соединен с одним выводом девятого резистора, другой вывод которого соединен с анодом третьего стабилитрона, катод которого соединен с катодом первого стабилитрона, один вывод десятого резистора соединен с одним выводом седьмого резистора, а другой — с катодом третьего стабилитрона, один вывод первого резистора соединен с точкой соединения восьмого и девятого резисторов, другой вывод четвертого резистора — с точкой соединения седьмого и восьмого резисторов, начало первичной обмотки второго импульсного трансформатора соединено с катодом второго 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 с отрицательным выводом источника питания, а коллектор — с концом первичной обмотки первого импульсного трансформатора, начало которой соединено с катодами четвертого и пятого диодов, одними выводами одиннадцатого резистора и второго конденса-. тора, анод четвертого диода соединен с концом первичной обмотки первого импульсного трансформатора, другие выводы одиннадцатого резистора и второго конденсатора объединены и соединены с другим выводом пятого резистора, анод пятого диода через одиннадцатый резистор соединен с положительным выводом источника пита нияе

1467689

Составитель А .. Меркулова

Техред Л. Олийнык . Корректор M. Пожо

Редактор Е. Папп

Заказ 1208/52

Тираж 645

Подписное

ВНИИПЦ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101