Способ фазового управления

 

Способ фазового управления относится к преобразовательной технике и может быть использован для систем импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями. Технический результат заключается в расширении диапазона регулирования при амплитудном фазовом управлении, в уменьшении потребляемой мощности и мощности управления. Способ основан на заряде конденсатора релаксационного генератора, синхронизированного с напряжением сети, через резистор до напряжения срабатывания порогового устройства, который, срабатывая, дает сигнал на формирование импульса управления силовым тиристором, и при котором для расширения диапазона регулирования, уменьшения потребляемой мощности и мощности управления конденсатор заряжают минимальным током, соответствующим максимальному углу регулирования, а в цепь заряда конденсатора последовательно вводят ЭДС, регулируемую от нуля до напряжения срабатывания порогового устройства, которая, суммируясь с напряжением на конденсаторе, определяет уровень его заряда, необходимый для достижения напряжения срабатывания порогового устройства, а следовательно, и угол регулирования, причем ЭДС вводят, включая последовательно с конденсатором или переменный резистор, используя в качестве ЭДС падение напряжения на нем от тока заряда конденсатора, или резистор, на который подают регулируемую ЭДС от внешнего источника, при этом величину сопротивления резистора выбирают такой, чтобы ток через него был в 5-10 раз больше тока заряда конденсатора для исключения влияния этого тока на вводимую ЭДС. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для систем импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями.

Для сдвига по фазе отпирающего импульса система импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя содержит фазосдвигающее устройство, смещающее во времени импульсы управления на угол α по отношению к положительным значениям анодного напряжения на силовом вентиле.

Одним из способов фазового управления является амплитудный, реализованный в схеме релаксационного генератора, синхронизированного с напряжением сети, при котором конденсатор RC-цепи заряжается через резистор до напряжения срабатывания порогового устройства, которое, срабатывая, разряжает конденсатор и дает сигнал на формирование импульса управления силовым тиристором, причем при изменении величины сопротивления резистора изменяются постоянная времени RC-цепи, ток заряда конденсатора и соответственно угол регулирования α (Кремниевые управляемые вентили - тиристоры. Технический справочник /Пер. с англ. под ред к. т.н. В.А. Лабунцова и А.Ф. Свиридова. М.-Л.: Энергия, 1964; с.75, 80 -[1]), наиболее близкий к изобретению по совокупности существенных признаков, и принятый в качестве прототипа.

Однако при этом способе в широких пределах изменяется ток заряда конденсатора: при регулировании в диапазоне 180 эл.град. ток при минимальном угле регулирования на два порядка выше, чем при максимальном. С другой стороны, стремление снизить этот ток приводит к недопустимому для работы порогового устройства снижению тока при больших углах регулирования.

Все это сужает диапазон регулирования (угол α = 0 эл.град. теоретически достижим при токе заряда конденсатора, равном бесконечности). Кроме того, большие токи заряда конденсатора увеличивают потребляемую мощность и соответственно мощность управления. Например, включение последовательно с конденсатором триода, регулирующего скорость заряда конденсатора, а отсюда и угол отпирания [1, с.84], предполагает выбор триода на полное напряжение питающей сети с током коллектора, соответствующим величине тока заряда конденсатора при минимальном угле регулирования. Схема управления углом отпирания с помощью параллельного триода [1, с. 83] вообще предполагает протекание максимального тока заряда конденсатора, соответствующего углу регулирования, близкому к 0 эл.град. во всем диапазоне регулирования, а триод отбирает на себя некоторую часть зарядного тока конденсатора, изменяя тем самым угол регулирования.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение диапазона регулирования при амплитудном фазовом управлении, уменьшение потребляемой мощности и мощности управления, для чего конденсатор RC-цепи заряжают минимальным током, соответствующим максимальному углу регулирования, а в цепь заряда конденсатора последовательно вводят регулируемую от нуля до напряжения срабатывания порогового устройства ЭДС, которая, суммируясь с напряжением на конденсаторе, определяет уровень его заряда, необходимый для достижения напряжения срабатывания порогового устройства, а следовательно, и угол регулирования, причем ЭДС вводят, включая последовательно с конденсатором переменный резистор, используя в качестве ЭДС падение напряжения на нем от тока заряда конденсатора, или постоянный резистор, подавая регулируемое напряжение на него от внешнего источника, при этом величину сопротивления резистора выбирают такой, чтобы ток через него при напряжении срабатывания порогового устройства был в 5-10 раз больше тока заряда конденсатора для исключения влияния этого тока на вводимую ЭДС.

Таким образом, изменяют не постоянную времени RC-цепи, а при минимальном токе заряда конденсатора меняют уровень напряжения, до которого он заряжается, тем самым меняют время достижения напряжения срабатывания порогового устройства или угол регулирования "α".

Пример осуществления способа приведен на фиг.1, регулировочные кривые известного и предлагаемого способов - на фиг.2.

На фиг. 1 от источника выпрямленного напряжения 1 получает питание пороговое устройство 2 и RC-цепь, состоящая из резисторов 3, 4, конденсатора 5 и диода 6.

В один из полупериодов питающего напряжения заряжается накопительный конденсатор 7 порогового устройства 2, в другой - напряжение подается на RC-цепь. Конденсатор 5 начинает заряжаться через резистор 3, напряжение на нем суммируется с падением напряжения от тока заряда конденсатора на резисторе 4, и в момент достижения суммой напряжений величины напряжения срабатывания порогового устройства 2 последнее срабатывает, выдавая импульс управления силовым тиристором, одновременно разряжается конденсатор 5 через диод 8 и тиристор 9 порогового устройства 2 и диод 6, приводя схему в исходное состояние. Тиристор 9 до конца полупериода удерживается во включенном состоянии током, протекающим через него, резистор 3 и диод 8.

Параметры RC-цепи подбираются таким образом, чтобы обеспечить надежное включение порогового устройства при заданном максимальном угле регулирования α. При закороченном резисторе 4 резистором 3 устанавливается заданный максимальный угол регулирования. Затем, вводя сопротивление резистора 4, добиваются угла регулирования, близкого к 0 эл.град., при этом напряжение на резисторе 4 должно равняться напряжению срабатывания порогового устройства 2, и при появлении синхронизирующего напряжения питания пороговое устройство срабатывает без задержки по времени с углом регулирования, близким к 0 эл. град.

Вместо резистора 4 или параллельно ему может быть включен транзистор, при изменении базового тока которого падение напряжения на его эмиттерно-коллекторном переходе от тока заряда конденсатора также будет меняться, изменяя угол регулирования α. При этом ток транзистора во всем диапазоне регулирования не превышает начального тока заряда конденсатора, а коллекторное напряжение ограничено величиной напряжения срабатывания порогового устройства, что делает возможным использование для фазового управления маломощных транзисторов.

Это подтверждается кривыми регулирования, приведенными на фиг.2.

Для удобства и упрощения расчетов кривых приняты следующие допущения, заметно не влияющие на достоверность при построении кривых: напряжение питания схемы фиг.1 - 20 В; сопротивления резисторов 3 и 4 равны и составляют 10 кОм; емкость конденсатора 5 -1 мкФ; напряжение срабатывания порогового устройства 10 В; постоянная времени RC равна промежутку времени, в течение которого напряжение на конденсаторе достигает 50% (а не 63,2% как положено) своего установившегося значения; напряжение на конденсаторе в этом интервале растет линейно. Правомочность сделанных допущений можно обосновать и тем, что они делались с целью качественного сравнения характеристик двух идентичных схем.

На фиг.2 кривые 1 и 2 - соответственно зависимости угла регулирования α от сопротивления резистора 3 и от тока заряда конденсатора 5 при известном способе управления; кривая 3 - зависимость угла регулирования от сопротивления резистора 4 и в другом масштабе - от внешней регулирующей ЭДС, кривая 4 - зависимость угла регулирования от тока заряда конденсатора 5 при предлагаемом способе фазового управления.

Из кривых регулирования 1, 2 видно, что при известном способе фазового управления при приемлемых токах заряда конденсатора угол регулирования α далеко не достигает значения, близкого к 0 эл.град., в то время как при заявляемом способе (кривая 3, 4) этот угол достижим, а ток заряда конденсатора даже снижается относительно начального значения при максимальном угле регулирования.

Формула изобретения

1. Способ фазового управления тиристорным преобразователем, заключающийся в том, что конденсатор релаксационного генератора, синхронизированного с напряжением сети, заряжают через резистор до напряжения срабатывания порогового устройства, дающего сигнал на формирование импульса управления силовым тиристором, отличающийся тем, что конденсатор заряжают минимальным током, соответствующим максимальному углу регулирования, а последовательно с конденсатором вводят ЭДС, регулируемую от нуля до напряжения срабатывания порогового устройства, которая, суммируясь с напряжением на конденсаторе, определяет уровень его заряда до напряжения срабатывания порогового устройства и, следовательно, угол регулирования.

2. Способ фазового управления по п. 1, отличающийся тем, что ЭДС вводят, включая последовательно с конденсатором переменный резистор, используя в качестве ЭДС падение напряжения на нем от тока заряда конденсатора.

3. Способ фазового управления по пп. 1, 2, отличающийся тем, что в цепь конденсатора включают резистор, подавая регулируемую ЭДС на него с внешнего источника, при этом величину сопротивления резистора выбирают такой, чтобы ток через него при напряжении срабатывания порогового устройства был в 5-10 раз больше тока заряда конденсатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2