Формирователь пачки импульсов для управления тиристорами

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления тиристорами статических преобразователей . Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет стабилизации амплитуды импульсов управления тиристорами. С этой целью на выходе устройства фор мируются пачки импульсов оптимальной формы , длительность которых равна длительности импульса управления на входе устройства . При этом длительность форсирующей части не зависит от частоты повторения импульсов в пачке. Амплитуда форсирующей части определяется напряжением источника 2 питания. Стабильность амплитуды поддерживающей части пачки импульсов обеспечивается стабильностью амплитуды управляемого генератора 1 и работой ключа 4 в режиме насыщения 3 ил S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1% (111 (51)5 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4679000/07 (22) 28.02.89 (46) 23.06.91. Бюл. № 23 (71) Сибирский завод комплектного электропривода «Сибстанкоэлектропривод» (72) А. Б. Немировский, А. Л. Багинский, В. В. Куракин и А. А. Кромм (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 474083, кл. Н 02 М 1/08, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 1202042, кл. Н 03 К 5/Ol, 1985. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЪ ПАЧКИ ИМПУЛЪСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано

Изобретение относится к преобразовательной технике н может быть использовано в системах управления тиристорамн статических преобразователей, например для асинхронного тягового двигателя магистрального грузового электровоза и других устройств.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет стабилизации амплитуды импульсов управления тирнсторами.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого формирователя; на фиг. 2— варианты формируемых пачек импульсов; на фиг. 3 — эпюры, поясняющие работу формирователя пачки импульсов для управления тиристорами.

Формирователь содержит управляемый генератор 1 и источник питания 2, подсоединенный выходом к входу ключа 3. Один из выходов управляемого генератора 1 соединен с входом ключа 4. Выходы обоих клюдля управления тиристорами статических преобразователей. Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет стабилизации амплитуды импульсов управления тиристорами.

С этой целью на выходе устройства формируются пачки импульсов оптимальной формы, длительность которых равна длительности импульса управления на входе устройства. При этом длительность форсирующей части не зависит от частоты повторения импульсов в пачке. Амплитуда форсирующей части определяется напряжением источника 2 питания. Стабильность амплитуды поддерживающей части пачки импульсов обеспечивается стабильностью амплитуды управляемого генератора 1 и работой ключа 4 в режиме насыщения. 3 ил. чей 3 и 4 соединены с двумя соответствующими входами элемента 5 суммирования и ограничения тока управления. Второй выход управляемого генератора 1 через элемент задержки 6 соединен с входом блока 7 включения на время формирования амплитуды поддерживающей части пачки импульсов, подсоединенного выходом к управляющему входу ключа 4. Вход элемента задержки 6 соединен с входом блока 8 включения на время формирования амплитуды форсирующей части пачки импульсов. Выход блока 7 соединен с управляющим входом ключа 9, подключенного своим выходом параллельно выходу блока 8. Входы элемента 5 суммирования и ограничения тока управления соответственно через сопротивление 10 и сопротивление 11, параллельно которому подключен конденсатор 12, соединены с управляющим электродом тиристора 13.

Управляемый генератор 1 предназначен для формирования пачки импульсов, дли1

3 тельность которой равна длительности сигнала на управляющем входе генератора. Исто« «як питания 2 предназначен для формирования постоянного напряжения питания клю«а 3. Ключи 3 и 4 предназначены для подсоединения выхода источника 2 и первого выхода генератора I к соответствующим входам элемента 5.

Двухвходовый элемент 5 предназначен для объединения выходов ключей 3 и 4, и формирования на управляющем электроде ти ристора 13 импульсов оптимальной формы, амплитуда которых, согласно диаграмме управления тиристорами, не вызывает превышения допустимой пиковой мощности. Элемент 5 может быть реализован в нескольких вариантах, позволяющих формировать импульсы управления различной формы, показанные на фиг. 2. Здесь а — формируемая пачка с форсирующими выбросами импульсов поддерживающей части; б — формируемая пачка с форсирующими выбросами всех импульсов; в — формируемая пачка без форсирующих выбросов. Первый вариант позволяет формировать первый импульс пачки увеличенной амплитуды длительностью t без дополнительного форсирующего выброса. Остальные импульсы с амплитудой пачки длительностью Т» (поддерживающая часть) имеют форсирующий выброс (см. фиг. 2а) . Для этого элемент 5 реализуют в виде последовательного соединения сопротивлений 10 и 11 (см. фиг. 1).

Причем сопротивление 11 шунтируется форсирующей емкостью !2. Общая точка соединения сопротивлений !О и 11 является выходом элемента 5.

Втор >й вариант реализации элемента 5 позволяет формировать форсирующую часть у «сох импульсов пачки (см. фиг. 2б). Для этого форсирующая емкость, аналогичная ем кости 12 (на фиг. 1 не показана), устанавливается параллельно каждому сопротивлению 10 и 11. Меняя параметры форсирующих емкостей, можно регулировать амплитуду форсирующего выброса (пика) .

Третий вариант реализации элемента 5 возможен в том случае, если форсирующие выбросы в первом и последующих импульсах пачки не нужны (см. фиг. 2в). При этом элемент 5 реализуется в виде одного сопротивления, например, сопротивление 10, один конец которого подсоединен к входам элемента 5 (сопротивление 11 закорачивается), а другой конец (выход элемента 5) соединен с управляюгцим электродом тиристора 13.

В этом варианте также, при необходимости, можно получить форсирующий выброс в каждом импульсе пачки, если установить форсирующую емкость 12 параллельно сопротивлению 10. Выбор необходимого варианта реализации элемента 15 определяется в зависимости от конкретной схемы, в которой используется силовой тиристор 13, и его типа.

Величина устанавливаемых в элементе 5 токоограничительных сопротивлений 10 и ll

658318

- 10

35 ао

4 мофет быть одинакова. Она определяется разбросом сопротивлений управляющего электрода тиристора 13 и его допустимой пиковой мощностью. При этом выбра нное значение сопротивления вводит силовой тиристор 13 в области гарантированного управления.

Элемент задержки 6 предназначен для формирования длительности первого импуль. са пачки (форсирующей части) и реализован в виде интегрирующей RC-цепи с постоянной времени т.

Блок включения 7 предназначен для открывания ключей 4 и 9 (введение их в режим насыщения) на время формирования амплитуды поддерживающей части пачки импульсов. Блок 7 может быть реализован в виде последовательного соединения стабилитрона с сопротивлением, подключенным вторым концом к общей точке схемы. Точка соединения стабилитрона и сопротивления через дополнительное токоограничивающее сопротивление подсоединена к базе ключа с общим эмиттером. Второй конец стабилитрона является входом блока 7. Для согласования полярности выходного сигнала блока 7 со схемой ключа 4 транзисторный ключ, установленный на выходе стабилитрона, соединяется с выходом блока 7 через аналогичный дополнительный ключ с непосредственной связью между транзисторами. Последовательное соединение стабилитрона и сопротивления представляет собой селектор импульсов, амплитуда которых превышает заданный уровень напряжения стабилизации.

Тем самым повышается помехоза«;изеиность блока 7.

Блок включения 8 предназначен для от крывания ключа 3 (введение его в ре.кнм насыщения) на время формировании амплитуды форсирующей части пачки (первого им пульса). Блок 8 выполнен аналогии«о блоку 7, в виде селектора импульсов на стабылнтроне, выход которого через два последовательно соединенных транзисторных ключа с непосредственной связью подключен к выходу блока 8.

Ключ 9 предназначен для блокирования ключа 3 по его цепи управления при поr туплении на управляющий вход ключа 9 сигнала с выхода блока 7. Ключ 9 выполнен по схеме с общим эмиттером на транзисторе.

На фиг. 3 приведены эпюры, поясняющие формирование пачки с увеличенной амплитудой первого импульса.

Формирователь работает следующим ооразом.

В исходном состоянии при 1=1 напряжение на выходе источника питания 2 равно U (см. фиг. 36). Напряжение на выходах управляемого генератора 1 равно нулю, ключи 3, 4, 9 закрыты. Напряжение на управляющем электроде тиристора !3 равно нулю. При поступлении управляющего импульса (/„длительностью Т„на вход гсне1658318

Формула изобретения

5 ратора 1 (см. фиг. За) последний формирует пачку импульсов Ui (см. фиг. Зв), длительность каждого из которых равна Т„.

Длительность пачки равна Т,„амплитуда импульсов определяется параметрами генератора. На первом выходе генератора 1 формируются импульсы положительной полярности U (см. фиг. Зг). Напряжение Ui z второго выхода генератора 1 (см. фиг. Зд), преобразованное в блоке 8 в уровень сигнала логической единицы U8 (см. фиг. Зв), открывает по управляющему входу ключ 3, входящий в режим насыщения, и тем самым подключает напряжение 02 источника питания 2 через элемент 5 к управляющему электроду силового тиристора 13 (Ui ) (см. фиг. Зи). На выходе элемента задержки 6 формируется сигнал (4, который за время t3 (см. фиг. 3e) достигает уровня напряжения стабилизации U, стабнлитрона блока 7. В момент t t (см. фиг. 3u) на выходе блока 7 формируется уровень логической единицы Uz, открывающий ключ 9, который входит в режим насыщения. На выходе ключа 9 устанавливается уровень логического нуля. Тем самым осуществляется блокирование прохождения напряжения Uz на выход ключа 3 (см. фиг. Зи), который запирается при t=t . Длительность блокирования определяется моментом t=t4 (см. фиг. Зе) равенства напряжений Uq=U,. Поскольку

t<)T„(cv. фиг. За, ж),. то интервал времени блокирования составляет t — -t4, т. е. оказывается несколько больше (единицы микросекунд) длительности Т„сигнала управления, что повышает надежность блокирования.

При этом длительность сформированной форсирующей части (первого импульса) пачки определяется элементом задержки 6, уровнем U„и равна t . Амплитуда форсирующей части пачки равна Uz. В момент t=t открывается ключ 4, входящий в режим насыщения, и подсоединяет первый выход генератора к второму входу элемента 5. На выходе элемента 5, начиная с момента

t=tz до t=T„, формируются импульсы поддерживающей части пачки оптимальной формы, амплитуда которых определяется напряженнем Ui. При подаче на вход генератора 1 следующего импульса управления цикл формирования пачки повторяется.

Таким образом, на выходе формирователяя формируются пачки импульсов оптимальной формы, длительность которых равна длительности импульса управления T При этом длительность форсирующей части t не зависит от частоты повторения импульсов в пачке. Амплитуда форсирующей части определяется напряжением источника питания 2.

Стабильность амплитуды Ui поддерживающей части пачки импульсов обеспечивается

6 стабильностью амплитуды управляемого генератора 1 и работой ключа 4 в режиме насыщения.

Изобретение позволяет сугцественно повысить стабильность формирования амплитуды пачки импульсов оптимальной формы.

Причем длительность форсирующей части может изменяться в широких пределах независимо от частоты повторения и скважности импульсов в пачке. Это позволяет легко перестраивать параметры формирователя импульсов и корректировать форму сигналов для сопряжения его с различными типами силовых тиристоров, что придает ему большую универсальность.

Формирователь пачки импульсов для управления тиристорами, содержащий управляемый генератор, элемент задержки, выход которого связан с управляющим входом первого ключа, источник питания, выход которого соединен с входом второго ключа, выход которого предназначен для подключения к управляющему электроду, а управляющий вход соединен с входом третьего ключа, 25 выход которого предназначен для подключения к катоду тнристора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей за счет стабилизации амплитуды импульсов управления, в него введены элемент суммирования н ограничения тока управления, блок включения ключей на время формирования амплитуды поддерживающей части пачки импульсов, блок включения ключа на время формирования амплитуды форсирующей части пачки импульсов, а управ ляемый генератор выполнен с двумя выходами, причем выход второго ключа предназначен для подключения к управляющему электроду тиристора через первый вход элемента суммирования и ограничения тока уп

40 равления, выход пачки импульсов управляемого генератора соединен с входом перво го ключа, выход которого через второй вход элемента суммирования и ограничения тока управления предназначены для подключения

45 к управляющему электроду тиристора, выход выпрямленного сигнала управляемого генератора соединен с входом, элемента задержки, выход которого через блок включения ключей на время формирования амплитуды поддерживающей части пачки импульсов связан с управляющими входами первого и третьего ключей, вход третьего ключа соединен с выходом блока включения ключей на время формирования амплитуды форсирующей части пачки импульсов, вход котброго соединен с входом элемента

55 задержки.

1658318

Фиг 1

a) l 658318

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ С(:(.Р

1 l3!)55, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45

Производственно-издательский комбинат «Патент», г Ужгород, у.т Гагарина. 101

Редактор T. Иванова

Заказ 2435 (.оставитель А Парочкина

Техред А. Кравчук Корректор А, Обручар

Тираж 393 Подписное