Устройство для импульсно-фазового управления тиристором

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение точности формирования фазового угла путем уменьшения погрешности от изменения частоты синхронизирующего напряжения. Работа устройства происходит в два такта.В первом такте, соответствующем нерабочему полупериоду синхронизирующего сигнала, первый интегратор 1 интегрирует напряжение источника управляющего напряжения 9, а второй интегратор 5 интегрирует напряжение источника опорного напряжения 12. Во втором рабочем полупериоде первый интегратор суммы опорного и управляющего напряжений и его выходной сигнал сравнивается, компаратором 16 с выходным напряжением второго интегратора 5, которое во втором такте остается постоянным. В момент равенст- :ва выходных сигналов первого 1 и второго 5 интеграторов происходит формирование импульса управления, который поступает на один вход элемента И 17, на другой вход которого подается сигнал формирователя зоны разрещения работы 14. В конце каждого рабочего полупериода осуществляется разряд конденсаторов 3 и 7 и установка обоих интеграторов в исходное состояние . Угол включения тиристора регулируется от 180 эл.град при нулевом управляющем сигнале до О при максимальном напряжении управления. 2 ил. с сл 4 о О5 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 298044/24-07 (22) 26. 08 ° 87 (46) 23.03.89, Вюл. 1«11 (71) Владимирский политехнический институт (72) С.И ..Малафеев (53) 621.316. 727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

647831, кл. H 02 M 1/08, 1975.

Авторское свидетельство СССР

И - 955416, кл. Н 02 М 1/О 8, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1«1385203, кл, Н 02 M 1/08, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ THPHCTOPOM (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности формирования фазового угла путем уменьшения погрешности от изменения частоты синхронизирующего напряжения. Работа устройства происходит в два такта.В первом такте, соответствующем нерабочему полупериоду синхронизирующего сигнала, первый интегратор 1 интег„, SU„, 1467694 А1 рирует напряжение источника управляющего напряжения 9, а второй интегратор 5 интегрирует напряжение источника опорного напряжения 12. Во втором рабочем полупериоде первый интегратор суммы опорного и управляющего напряжений и его выходной сигнал сравнивается компаратором 16 с выходным напряжением второго интегратора 5, которое во втором такте остается постоянным, В момент равенства выходных сигналов первого 1 и второго 5 интеграторов происходит формирование импульса управления, который поступает на один вход элемента И 17, на другой вход которого подается сигнал формирователя эоны pasрешения работы 14, В конце каждого рабочего полупериода осуществляется разряд конденсаторов 3 и 7 и установка обоих интеграторов в исходное состояние. Угол включения тиристора регулируется от 180 эл.град при нулевом управляющем сигнале до 0 при максимальном напряжении управления, 2 ил.

«Р»

СЬ ам 1

Cb

ЯР

«В

146 7694

U14 =

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорами, например, управляемого выпрямителя.

Целью изобретения является повышение точности формирования фазового угла путем уменьшения погрешности от изменения частоты синхронизирующег о напряжения . 10

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - вре- менные диаграммы его работы.

Устройство для импульсно-фазовогс управления тиристором содержит пер- 15 вый интегратор 1, выполненный на операционном усилителе 2 с конденсатором 3 в цепи обратной связи,зашунтированный ключом 4 сброса, и вто-. рой интегратор 5, выполненный на 20 операционном усилителе 6 с конденсатором 7 в цепи обратной связи,зашунтированным ключом 8 сброса. Первый вход интегратора 1 подключен к выходу источника 9, управляющего напряже- 25 ния, а второй вход интегратора 1 и вход интегратора 5 соответственно через управляемый ключ 10 .и дополнительный управляемый ключ 11.подключены к выходу источника 12 опорного напряжения. Выход источника 13 синхронизирующего напряжения через формирователь 14 зоны разрешения работы подключен к управляющим входам ключей 10 и 11 и к входу формирователя 15 узких импульсов управления ключами .4 и 8 сброса интеграторов 1 и 5, выходы которых подключены к входам компаратора 16, выход которого подключен к одному входу элемента И 17, другой. вход которого подключен к выходу формирователя 14, Работа устройства поясняется диаг-. раммами на фиг.2. 45

Напряжение источника 13 синхронизирующег о напряжения, пропорциональное напряжению фазы питающей сети, поступает на вход формирователя 14 зоны разрешения работы. На его выходе при этом фор1чир7уется последовательность прямоугольных импульсов

55 при Ucx -< О, (О (t (Т/2) i

14м при Uсх r О (T/2(t

Разные уровни выходного напряжения формирователя 14 соответствуют двум тактам работы устройства. В первом такте при Uc„(0(0 (t (Т/2) напряжение U = О. Во вт!!ром такте,соответствующем рабочему полупериоду синхронизирующего напряжения, U „ О, (TT/2 2((t 4Т), U„= U „м.

Выходное напряжение формирователя 14 управляет ключ.ами 10 и 11.При

U1 = 0 управляемый ключ 10 разомкнут, npH U 14 = U 1 он замкнут, Управляе мый ключ 11, набборот, при U 14 = О замкнут, при U „ = U,+ „ ðàçoìêíóò.

Напряжение U 4 с выхода формиро,вателя 14 поступает на вход формирователя 15 узких импульсов, на выходе которого в моменты, соответствующие отрицательным фронтам импуль. сов U 4, т.е. в конце каждого рабом ° чего полупериода (второго такта), формируются короткие импульсы сброса U 1, управляющие ключами 4 и 8.

I Ъ

В исходный момент в начале каждого первого такта при t = О выходные напряжения интеграторов U,(0)

= U (О) = О. В первом такте при

О (t <Т/2 выходное напряжение формирователя импульсов при положительном значении напряжения U 44= О, управляемьп1 ключ 10 разомкнут, управляемый ключ 11 замкнут, выходное напряжение двухвходового логического элемента

И 17 равно О, следовательно, формирования импульса управления тиристором не происходит, На входе интегратора 1 действует управляющее напряжение Б . Если U q = const, то выходное напряжение интегратора 1 изменяется по линейному закону

Ц1(Е) К1 U dt К1Ц С о гд е К вЂ” коэффициент передачи и н-! тегратора 1.

На входе интегратора 5 действует опорное напряжение от источника 12.

Выходное напряжение интегратора 5 изменяется по линейному закону

3() 5 0 5Ц0

1467694 (6) ; (20 1)

ПУ ПО

Uy

11 (3) Ug(t) = -К У,Т/2

d = ti

1 Uy

1+Uó (7) (4) U,(t) = V,(t) где К вЂ” коэффициент передачи интегратора 5.

Выходные напряжения интеграторов

1 и 5 поступают на входы компаратора

16, При U 6 U> выходное напряжение компаратора U „ = О, при U „ ) U q выходное напряжение компаратора 16 соответствует уровню логической единицы, т е ° U q = tJ q Так как в нормальном режиме работы U у П,, то при равных коэффициентах передачи интеграторов 1 и 5 (K „= К ) в первом такте U U иH, следовательно, U < = О.

В конце такте при t = Т/2 выходные напряжения интеграторов 1 и 5 достигают значений соответственно

U, (Т/2) =,-K„U Т/2

U y(T/2) = КgvoT/2

Во втором такте при Т/2 (t 6T выходное напряжение формирователя 14

U i,„. При этом на первом входе элемента И 17 действует сигнал логической единицы, управляемый ключ 10 замкнут, а управляемый ключ 11 разомкнут. Следовательно, на входах интегратора 1 действуют управляющие напряжение U и опорное напряжение Б

В результате во втором такте при

Т/2

U„(t) = -К,vent — K„U, (t-Т/2) . (2) Управляемый ключ 1 1 в о втором т а к те разомкнут, поэтому на входе интегратора 5 сигнал отсутствует.Следовательно, выходное напряжение интегратора 5 во втором такте не изменяется и равно значению, достигнутому в момент времени t = Т/2, т.е.

Сигналы с выходов интеграторов 1 и 5 поступают на входы компаратора

16, который переключается в момент времени t, при

При U „(t) 7z U <(t) выходной сигнал компаратора 16 имеет значение логической единицы. Этот сигнал поступает на второй вход элемента И 17, на первом входе которого во втором такте всегда действует напряжение U >q =

= U,„„с выхода формирователя 14.

Следовательно, на выходе двухвходового элемента И 17 с момента времени

5 до окончания второго такта формируется импульс управления тиристором.

При t = Т на управляющие входы ключей 4 и 8 сброса поступают импульсы с формирователя 15 узких импульсов, Ключи 4 и 8 замыкаются, и конденсаторы 3 и 7 разряжаются. Таким обра зом осуществля ется установка интеграторов 1 и 5 в исходное состояние U = U = О. Далее процесс пов15 торяется каждый период.

Для определения статической характеристики устройства подставим в уравнение (4) выражения для выходных сигналов интеграторов 1 и 5 соответ20 ственно (2) и (3) и получим

K

t и полагая К 1=KГ будем иметь

t о П+U

Угол включения тиристора (фиг. 2) определим по формуле

2Г 27! Т

1= — 7 = — (t — — )

Т Т 2

35, Если диапазон изменения управ.ляющего напряжения установить в пре. делах U „„,„„= О до U у, = U< и ввести новую переменную — относи40 тельное значение управляющего напряжения то выражение (6) для угла включения тирис тора примет вид

Таким образом, в предлагаемом устройстве импульсно-фазового управления тиристором угол включения плавно регулируется в пределах от = и при U у = О до = О при О у = 1.

При этом, как следует из выражений (6) и (7), значение угла включения зависит только от управляющего Пу и опорного U напряжений и не зависит от изменений частоты синхронизирую146 7694 щего напряжения. Следовательно, при любой частоте напряжения сети угол включения тиристора при постоянном значении управляюшего напряжения остается постоянным, т,е. достигается повышение точности формирования фазового угла управления тиристором. м

r/2 г/2 и,-Ud вв

Фив. 2

Составитель В. Жмуров

Редактор С. Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор М. Самборская

Заказ 1208/52 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия р м и и ГКНТ СССР

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

П венно-издательский комбинат Патент, г,Ужг р д, у

l3 о о л. Гагарина 101 роизводственн—

Формула и з обр ет ени я

Устройство для импульсно-фазового управления тиристором, содержащее первый интегратор, выполненный на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи, зашунтированным ключом сброса, торого подключен к первому входу компаратора, первый вход — к выходу источника управляющего напряжения непосредственно, а второй — к выходу источника опорного напряжения через управляемый ключ, управляющий вход которого вместе с входом формирователя узких импульсов управления ключом сброса подключен к выходу формирователя зоны разрешения работы, вход которого подключен к выходу источника синхронизирующего напряжения,отличающееся тем, 5 что с целью повышения точности формирования фазового угла путем уменьшения погрешности от изменений частоты синхронизирующего напряжения, оно снабжено двухвходоным элементом

1д И, дополнительным управляемым ключом и вторым интегратором, выполненным аналогично первому, вход которого через дополнительный управляемый ключ подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход — к второму входу компаратора, выход которого подключен к одному входу элемента И, другой вход которого вместе с управляющим входом дополнительного управляемого ключа подключен к выходу формирователя зоны разрешения работы, причем управляющий вход ключа сброса дополнительного интегратора подключен к р5 выходу формирователя узким импуль сом управления,