Устройство для импульсно-фазового управления т-фазным вентильным преобразователем

 

(11) 436429

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз СоветскиХ

Социалистииесиа

Реслублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.07.69 (21) 1351021/24-7 (51) М. Кл. Н 02р 13/16 с присоединением заявки № 1757547/24-7

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретвний и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 15,07.74. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 23.12.74 (53) УДК 621.316.727 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Аркушин, В. П. Семенец, Ю. М. Осецкий и И. 3. Онатий (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

m-ФАЗ НЪ|М ВЕНТИЛЪНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Известное устройство для импульсно-фазового управления m-фазным вентильным преобразователем содержит источник регулирующего напряжения, источник питания и и каналов управления, в каждом из которых имеется коммутатор на транзисторе, управляемый от т-фазного синхронизирующего трансформатора, общая точка вторичной обмотки которого связана через резистор с эмиттером транзистора и с одним из выходных зажимов источника регулирующего напряжения, фазосдвигающий элемент и формирователь импульсов, Такое устройство достаточно сложно и имеет низкую надежность.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности его работы. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве фазосдвигающий элемент выполнен в виде транзисторного блокинг-генератора с трансформатором на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса с обмотками управления, считывания в коллекторной цепи транзистора и выходной, причем конец обмотки управления подключен к коллектору транзистора коммутатора, начало — ко второму зажиму источника регулирующего напряжения, выходная обмотка подключена к цепи управления дополнительного транзисторного ключа, выход которого связан со входом формирователя импульсов, а конец обмотки считывания подключен к одному из зажимов источника питания, второй зажим которого связан с общей точкой транзисторов коммутатора.

Для повышения симметрии управляющих импульсов и снижения мощности источника синхронизирующего напряжения между общей точкой вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и резистором вклю10 чен дроссель

Для обеспечения устойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивную нагрузку переменного тока и исключения автоколебаний вентильного электропривода

1 постоянного тока в режиме прерывистых токов при малых углах управления формирователь импульсов выполнен в виде импульсного трансформатора, обмотка управления которого связана с управляющим переходом венти20 ля преобразователя, первичная обмотка через ограничивающий элемент и диод в непроводящем направлении подключена параллельно вентилю, а вторичная обмотка через диод подключена параллельно эмиттерно-коллекторной цепи дополнительного транзисторного ключа.

Формирователь импульсов может быть выполнен в виде импульсного трансформатора и цепочки из последовательно соединенных конденсатора, резистора и диода, подсоединенных параллельно эмиттер-коллекторной

436429 цепи дополнительного транзисторного ключа, а вторичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору и диоду.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 — варианты выпол- 5 кения формирователя импульсов; на фиг. 4— диаграмма работы устройства. ,Устройство для импульсно-фазового управления состоит из вентильного коммутатора с синхронизирующим трансформатором ТрС, 10 транзисторами ТС и ТС>, дросселем Д и токоограничивающим резистором Р; блокинггенераторов на транзисторах Т> и Тг и трансформаторах Тр и Тр на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса; ключей по 15 схеме с общим эмиттером на транзисторах Тз и Т4, формирователей Ф и Ф импульсов, входного усилителя на транзисторах Т5 и Т с выходным каскадом по схеме эмиттерного повторителя и общего источника питания U„.

Устройство работает следующим образом.

В момент,t< (фиг. 4) отпирания транзистора синхронизации ТС> вентильного коммутатора (фиг. 1) к обмотке управления ОУ фазосдвигающего блокинг-генератора на транзисторе Т> прикладывается выходное напряжение V„,x усилителя постоянного тока, т. е. напряжение между положительным полюсом источника питания U и эмиттером выходного транзистора Т5 усилителя. Под действием 50 этого напряжения индукция В в сердечнике трансформатора Тр> начинает изменяться из состояния насыщения — Вя к +Вз, никогда не достигая состояния +Вз.

Перемагничи ванне сердечника напряже- 35 нием Р„„длится в течение интервала времени (/ь 1 ), когда открыт транзистор ТСь т. е. в течение одного полупериода питающего напряжения. При этом приращение индукции в сердечнике трансформатора Тр составляет 40

Т

ДВ, = (1) где T — период питающего напряжения; 45

W — число витков обмотки управления

ОУ, 5 — сечение сердечника;

1 „„. — выходное напряжение усилителя.

Т

В момент времени t = — транзистор ТС, 2 запирается. Ток в обмотке записи спадает до нуля. В связи с резким спадом тока в обмотке управления ОУ во всех обмотках трансфор- 55 матора Тр индуктируется электродвижущая сила. При этом полярность этой э.д.с. такова, что транзистор Т фазосдвигающего блокинггенератора отпирается, и по обмотке ОС начинает протекать ток от источника питания 60

У . При этом отпирается, и транзистор Тз ключа. Под действием напряжения U„сердечник начинает перемагничиваться в исходное. состояние — Вз. В процессе перемагничивания в обмотке положительной обратной свя- 65

4 зи ПОС индуктируется э.д.с., которая поддерживает открытым транзистор Ть а напряжение выходной обмотки ОВ> блокинг-генератора поддерживает в открытом состоянии транзистор Тз ключа.

Когда сердечник трансформатора Тр> насыщается (перемагничивается) в исходное состояние (— Вв), э.д.с. на обмотке обратной связи ПОС уменьшается, что ведет к уменьшению тока коллектора и появлению положительного потенциала на базе транзисторов Т> и Тз и быстрому их запиранию. Потенциал коллектора транзистора Тз падает. Дифференцированный емкостью перепад напряжения через емкость С> запускает формирователь импульсов Ф .

Поскольку изменения индукции в интервале, когда открыт транзистор ТСь и интервале (4, 4), когда открыт транзистор Т, одинаковы, т. е. (2) где 4 — время перемагничивания сердечника трансформатора от — Вз+ДВ до — Вз, W„— число обмотки ОС, то

Т вЂ” U (3)

1 т

Из последнего равенства получим выражение для длительности 4 интервала (t>, 1э) (4)

2 Ю У„

Умножив правую и левую часть равенства (4) на значение угловой частоты сети, получим сдвиг по фазе импульса управления формирователя Ф> в электрических градусах. рад

« Т W U с — с—

2 Я7У Уп

= 180 — . "" эл. град. С ЖИВЫХ

1 у п

Если Wó — — W то а, = "" рад = 180 "" эл. град. (6)

Ц Уп

Из (6) следует, что при изменении выходного напряжения усилителя У„„от 0 до U„ фаза управляющих импульсов будет изменяться от 0 до 180 эл. град.

На фиг. 4 показана диаграмма работы устройства импульсно-фазового управления:

Uï

У,п„— ", угол управления равен 90 эл. град.

2 и U», U, ап — — 180 эл. град.

Если в интервале, когда открыт транзистор

ТСь напряжение V„,„ìåíÿåòñÿ по величине, угол управления будет определяться средним за интервал (t>, 4) значением выходного напряжения.

Существенным преимуществом предлагае5 мого устройства является то, что оно проще известных, содержит всего один источник постоянного тока, общий для фазосдвигающих блокинг-генераторов, усилителя и формирователя импульсов. Для повышения надежности работы последовательно с токоограничивающим резистором R вентильного коммутатора включен сглаживающий дроссель Д, который обеспечивает протекание в базах транзисторов ТС и ТС> импульсов тока прямоугольной формы и четкое переключение транзисторов вентильного коммутатора при колебаниях напряжения сети, исключает работу их в пропорциональном режиме.

Дроссель обеспечивает получение на резисторе Rхорошо сглаженного напряжения,,которое подается на базы транзисторов Т и Т> блокинг-генераторов в качестве напряжения смещения. Кроме того, протекание тока смещения от точки соединения дросселя Д и резистора R по обмоткам ПОС и ПОС способствует повышению чувствительности блокинггенераторов к управляющему напряжению.

Для уменьшения мощности источника питания и обеспечения ус-.ойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивную нагрузку в особенности с изменяющимся в процессе работы коэффициентом мощности и для исключения явлений автоколебаний вентильного привода постоянного тока при малых углах управления в режиме прерывистых токов вместо блокинг-генератора формирователя импульсов следует включить импульсный трансформатор, как показано на фиг. 2.

До тех пор, пока идет перемагничивание сердечника фазосдвигающего блокинг-генератора, вторичная обмотка импульсного трансформатора ИТр закорочена транзистором Т7 и в управляющей обмотке W„-, подключенной к управляющему переходу вентиля, например, тиристора, напряжение отсутствует. При запирании транзистора Т> напряжение анод-катод тиристора трансформируется в обмотку управления и отпирает тиристор.

Если в момент времени (соответствующий углч o..) определяемый выходным напряжением U,,„àíîä тиристора отрицателен по отношению к катоду, что может иметь место в приводе постоянного тока. на управляющий электрод тиристора правляющий импульс попадает в момент равенства э.д.с. двигателя и напряжения сети. Этим самым исключаются пропуски зажигания вентилей и автоколебания электропривода.

На фиг. 3 показан упрощенный вариант устройства. При запирании транзистора Т фазосдвигающего у тройства первичная обмотка импульсного трансформатора ИТр, через конденсатор подключается к источнику питания и управляющий импульс попадает на управляющий электрод.

Предмет изобретен и я

1. Устройство для импульсно-фазового управления m-фазным вентильным преобразова436429

65 Приоритет по п. исчислять от 10.03,72.

1О

2О

Зо

5О

6 телем, содержащее источник регулирующего напряжения, источник питания и m каналов управления, в каждом из которых имеется коммутатор на транзисторе, управляемый от т-фазного синхронизирующего трансформатора, общая точка вторичной обмотки которого связана через резистор с эмиттером транзистора и с одним из выходных зажимов источника регулирующего напряжения, фазосдвигающий элемент и формирователь импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его работы, фазосдвигающий элемент выполнен в виде транзисторного блокинг-генератора с трансформатором на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса с обмотками управления, считывания в коллекторной цепи транзистора и выходной, причем конец обмотки управления подключен к коллектору транзистора коммутатора, начало — ко второрому зажиму источника регулирующего напряжения, выходная обмотка подключена к цепи управления дополнительного транзисторного ключа, выход которого связан со входом формирователя импульсов, а конец обмотки считывания подключен к одному из зажимов источника питания, второй зажим которого связан с общей точкой транзисторов коммутатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения симметрии управляющих импульсов и снижения мощности источника синхронизирующего напряжения, между общей точкой вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и резистором включен дроссель.

3. Устройство по пп, 1 и 2, отлич ающ е е с я тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы вентильного преобразователя на индуктивную нагрузку переменного тока и исключения автоколебаний вентильного электропривода постоянного тока в режиме прерывистых токов при малых углах управления, формирователь импульсов выполнен в виде импульсного трансформатора, обмотка управления которого связана с управляющим переходом вентиля преобразователя, первичная обмотка через ограничивающий элемент и диод в непроводящем направлении подключена параллельно вентилю, а вторичная обмотка через диод подключена параллельно эмиттерно-коллекторной цепи дополнительного транзисторного ключа.

4. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что формирователь импульсов выполнен в виде импульсного трансформатора и цепочки из последовательно соединенных конденсатора, резистора и диода, подсоединенных параллельно эмиттер-коллекторной цепи дополнительного транзисторного ключа, а вторичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору и диоду.

436429

Составитель Ю. Баева

Техред Т. Курилко

Корректор В. Кочкарева

Редактор И. Шубина

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 3440/16 Изд. № 1843 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5