Устройство для импульсно-фазового управления вентильным преобразователем

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 534018

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.09.72 (21) 1830727/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.76. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 20.10.76 (51) М. Кл. Н 02Р 13/16

Государственный камнтет

Совета Уиннстров СССР по делам нзобретеннй н отнрытнй (53) УДК 621.316.727 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к устройствам импульсно-фазового управления вентильными преобразователями с использованием магнитных усилителей и может быть применено в электроприводе преимущественно для управ.ления возбуждением электрических машин и в автоматике.

Известны устройства для управления вентильными преобразователями с использованием источников питания, магнитных усилителей и формирователей импульсов. Недостатком этих устройств является то, что они обеспечивают малый диапазон регулирования угла, выдают импульсы также и при входном сигнале, действующем на запирание магнитного усилителя, если он превышает 10 — 15-кратный сигнал, соответствующий полному диапазону регулирования, что может привести к аварийному режиму.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, состоящее из источника питания, магнитного усилителя и соединенного с его выходом формирователя выходного импульса.

В известных устройствах управляющий сигнал воздействует на магнитный усилитель, изменяя момент возрастания его тока нагрузки.

Возрастание тока (напряжения) на выходе магнитного усилителя вызывает пуск формирователя выходного импульса. Для подобных устройств применяются магнитные усилители, имеющие сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса, а также обычные усилители. Применение последних более желательно, так как

5 они дешевле, являются изделиями массового производства и позволяют использовать в качестве управляющей обмотки провод первичной цепи, пропущенный в окно магнитопровода.

10 Однако известные устройства с этими усилителями имеют малый диапазон регулирования угла. Чтобы получить приемлемый диапазон, необходимо в цепь рабочих обмоток включать транзисторные ключи, т. е. питать их прямо15 угольным напряжением. Но и в этом случае диапазон будет порядка 140 — 150, Кроме того, устройство выдает импульсы также и при входном сигнале, действующем на запирание магнитного усилителя, если он превышает

2О 10 — 15-кратный сигнал, соответствующий полному диапазону регулирования, из-за перехода магнитного усилителя в режим работы на левой ветви характеристики вход — выход.

В случае применения такого устройства в сис25 теме с глубокими обратными связями это явление может привести к аварийному режиму.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, Для достижения этой зо цели устройство дополнительно снабжено RC534018 контурами, подключенными к выходу магнитного усилителя через диоды, источником опорного напряжения, однофазным диодным мостом и вспомогательными транзисторами.

Входные цепи этих транзисторов соединены с

RC-контурами, коллекторы — с анодами диодов однофазного моста, нагрузочные резисторы — с катодами других диодов этого моста, а вершина, образованная эмиттерами, соединена с вершиной, образованной нагрузочными резисторами. Вершины, образованные диодами, соединены с вторичной обмоткой питающего трансформатора.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — графики напряжений на элементах этого устройства.

На выход магнитного усилителя 1 включены резисторы 2, 3 и 4, причем сопротивление резисторов 2 и 3 одинаково. К этим резисторам через диоды 5 и 6 подключены RC-контуры из конденсаторов 7 и 8 и резисторов 9 и

10. Напряжение на КС-контурах суммируется с опорным напряжением, получаемым на стабилитроне 11, и подается на базы транзисторов 12 и 13, включенных в плечи диодного моста 14, 15, 16, 17. В другие плечи моста включены коллекторные нагрузочные резисторы 18 и 19 транзисторов 12 и 13. Мост питается от вторичной обмотки питающего трансформатора 20 напряжением, ограниченным по амплитуде с помощью стабилитронов 21, 22 и резистора 23. Резисторы 18 и 19 соединены с входами формирователей выходных импульсов 24, 25.

Управляющим сигналом магнитного усилителя является разность сигналов задания в обмотке 26 и обратной связи в обмотке 27.

Эти сигналы могут также суммироваться электрически в одной обмотке управления. Устройство содержит также резисторы 28, 29, 30.

На фиг. 2 показаны графики напряжений:

31 — питания магнитного усилителя, 32 и 33— на его выходе; 34 и 35 — íà RC-контуре; 36— опорное напряжение; 37 — на коллекторной цепи; 38 и 39 — на коллекторной нагрузке транзистора; 40 и 41 — на выходе формирователя (эти напряжения условно показаны с отрицательной полярностью). Напряжения, относящиеся к режиму работы с большим углом, показаны пунктиром (кривые 33, 35, 39, 41) .

Магнитный усилитель работает на начальном участке характеристики вход — выход, где ток нагрузки начинает возрастать в конце рабочего полупериода и изменение управляющего сигнала вызывает изменение амплитуды тока нагрузки. Предположим, что в рассматриваемый полупериод ток нагрузки магнитного усилителя протекает по резисторам 2, 3, 4 в направлении сверху вниз. Тогда через диод 5 конденсатор 7 заряжается до амплитудного значения напряжения на резисторе 2 (пока полагаем, что сопротивление резисторов 29 и 30 очень мало). После уменьшения этого напряжения конденсатор 7 разряжается на

5 о

20 резистор 9 и напряжение U спадает по экспоненте (кривая 34). На стабилитроне 11 получается опорное напряжение Uii за счет протекания тока по цепи: «+» источника, резистор

28, стабилитрон 11, « — » источника.

В тот момент, когда напряжение Uq становится меньше Uii,скачком появляется ток базы транзистора 12, С помощью диодного моста

14, 15, 16, 17 на коллекторные цепи транзисторов 12 и 13 напряжение подается в интервале времени от t> до t>, соответствующем диапазону регулирования угла (кривая 37). Допустим, что момент тока базы t находится внутри этого интервала, тогда от t до t> транзистор 12 будет открыт и на резисторе 19 будет напряжение (кривая 38), В момент появления напряжения на резисторе 19 формирователь 25 выдает выходной импульс (кривая

40). Изменение управляющего сигнала, действующее на увеличение открытия магнитного усилителя, приводит к возрастанию амплитуды напряжения на конденсаторе 7. Спадание

GO

его до уровня опорного напряжения происходит дальше (кривая 35), а фазовый угол выходного импульса увеличивается (кривая 41).

Если момент появления тока базы t наступает позже, чем момент 1, напряжение на резисторе 19 не появляется и выходные импульсы отсутствуют. Возрастание сигнала, действующего на увеличение угла управления, до какой угодно величины не может вызвать появления ложного импульса, так как это приведет к еще большему открытию магнитного усилителя вплоть до его полного насыщения, а напряжение на конденсаторе 7 будет максимально.

В том случае, когда управляющий сигнал уменьшает открытие магнитного усилителя, амплитуда напряжения Uq уменьшается. Это приводит к более раннему появлению импульсов, т. е, их фазовый угол уменьшается. Так происходит до тех пор, пока момент 1 не совпадет с моментом 1ь При дальнейшем снижении амплитуды U> t будет меньше t>, т. е. ток базы появляется раньше, чем подается коллекторное напряжение, но импульс выдается в момент 1 . Когда амплитуда U> становится меньше опорного напряжения, ток базы протекает непрерывно, однако напряжение на резисторе 19 появляется в момент /и Если бы на коллекторные цепи транзисторов 12 и 13 подавалось постоянное напряжение, выходные импульсы пропадали бы при У,(Уц. Благодаря подаче напряжения на коллекторные цепи транзисторов 12 и 13 только в интервале времени, соответствующем необходимому диапазону регулирования угла выходного импульса, ограничиваются минимальный и максимальный угол и ликвидируется исчезновение импульса при малых открытиях магнитного усилителя. Если сигнал, действующий на уменьшение угла, переводит магнитный усилитель в режим работы на левой ветви характеристики, то пока амплитуда напряжения на резисторе 2 меньше опорного напряжения, 534018

5 устройство выдает импульсы с минимальным углом. Дальнейшее увеличение сигнала вызывает возрастание фазового угла импульса.

Такая работа устройства полезна, так как подобные случаи бывают в ненормальных режимах, например при нарушении цепей обратной связи.

В предлагаемом устройстве для изменения угла регулирования во всем диапазоне нужно незначительное изменение тока нагрузки магнитного усилителя, работающего на начальном участке характеристики вход-выход (кривые 32, 33, фиг. 2). Поскольку в предлагаемом устройстве требуется меньшее изменение тока нагрузки, оно всегда будет иметь большую чувствительность, по сравнению с известными устройствами, использующими тот же самый магнитный усилитель и те же самые обмотки управления.

Испытания показали, что предлагаемое устройство с усилителем типа ТУМ примерно в

10 раз чувствительнее известного устройства с тем же усилителем. В тех случаях, когда такое большое увеличение чувствительности нежелательно, ее можно регулировать с помощью резисторов 29 и 30. Если их сопротивление не равно нулю, конденсаторы 7 и 8 заряжаются не до амплитудного значения напряжения на резисторах 2 и 3, а меньше. Следовательно, чтобы получить тот же угол управления, необходимо большее открытие магнитного усилителя и больший входной сигнал.

Вторая половина устройства действует аналогично со сдвигом на половину периода.

Предлагаемое устройство полностью исключает возможность выдачи ложных импульсов при больших входных сигналах, действующих на увеличение угла управления. Устройство с

5 магнитным усилителем с сердечником без прямоугольной петли гистерезиса, например, типа ТУМ имеет диапазон регулирования 170—

175 вместо 130 140 в известных устройствах.

Чувствительность устройства увеличивается в

10 несколько раз.

Формула изобретения

Устройство для импульсно-фазового управления вентильным преобразователем, содер15 жащее питающий трансформатор, магнитный усилитель и формирователи выходных импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона регулирования, оно дополнительно снабжено

2o RC-контурами, подключенными к выходу магнитного усилителя через дополнительные диоды, источником опорного напряжения, однофазным диодным мостом и вспомогательными транзисторами, входные цепи которых соеди25 нены с упомянутыми RC-контурами и нагрузочными резисторами, причем коллекторы последних соединены с анодами диодов однофазного диодного моста, нагрузочные резисторы — с катодами других диодов указанного зО моста, вершина, образованная эмиттерами транзисторов, — с вершиной, образованной нагрузочными резисторами, а вершины, образованные диодами, — с вторичной обмоткой питающего трансформатора. оо

534018 р Р

Ф/ и т аг:

Составитель В, Егоркин

Техред 3. Тараненко

Редактор В. Девятов

Корректор Н. Аук

Заказ 2251/18 Изд. № 1696 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2