CS204471B1 - Zapojení zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem pro jedno- nebo vícefézovou sít - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojeni zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem, pro jedno- nebo vícefézovou sít, k fázovému řízení tyristorových spínačů.

K řízení tyristorových usměrňovačů se používá zdrojů zapalovacích impulsů, které podle úrovně řídícího vstupního napětí fázově posouvají zapalovací impulsy tyristorů a tím určují úhel zapálení vzhledem k sítovému střídavému napětí.

NejběžnějSí referenční zdroje využívají napětí s pilovým průběhem, jehož začátek a konec je shodný vždy se začátkem a koncem půlperiody střídavého sítového napětí. Výstupní stejnosměrné napětí z tyristorových usměrňovačů, řízených takovými zdroji, je potom nelineárně závislé na řídícím napětí.

Lineárnější závislosti se dosáhne využitím referenčního zdroje s kosinusovým průběhem, kde se referenční napětí získává na RC-členech z dvou vinutí transformátoru, na nichž jsou shodně veliká napětí vzájemně fázově pootočena o 180°. Příslušný výběr z takto získaných, ó 180° pootočených napětí kosinusového průběhu, je potom proveden pro řídící obvod polovodičovými spínači, například typu MOSPET, synchronizovanými s napětím sítě tak, aby na počátku každé půlperiody sílového napětí bylo zapnuto kosinusové napětí

A s nejnižší hodnotou, a na konci půlperiody s hodnotou nejvyšši.

204 471

204 471

Je zřejmé, že v případě použití polovodičových spínačů typu MOSFET musí mít referenční napětí nižší hodnoty a že k ovládání spínačů je nutno vytvořit i příslušný synchronizační obvod. Při nižších spínacích napětích se však může u spínacích prvků projevit jistá teplotní nestabilita a posun pracovních bodů spínačů, což se může projevit na tvaru výsledného referenčního napětí i v ovládaném obvodu. Je-li nutno použít celý obvod pro třífázovou sil, kde záleží na co nejsymetričtějším a ve všech fázích sítě shodně rozloženém zpoždění řídících pulsů, odvozených od takto vytvořených referenčních napětí, je tvar těchto napětí důležitý.

Popsané a dosud přetrvávající potíže si klade za cíl odstranit nebo alespoň podstatně zmírnit zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k fázi X sílového napětí je přes R-člen připojen jednak vstup kompsrátoru referenčního napětí fáze X a jednak ještě přes C-člen fáze X a antisériově zapojenou dvojici Zenerových diod zemní, nebo nulový vodič, přičemž řídící napětí je připojeno na řídící vstup převodníku řídícího napětí, jehož výstup záporného napětí je připojen ke vstupu komparétoru řídícího záporného napětí a výstup kladného řídícího napětí je připojen ke vstupu komparétoru řídícího kladného napětí, kdežto výstup pro řídící pulsy kladné půlperiody a záporné půlperiody sílového napětí jsou dále připojeny k zapalovacím obvodům příslušných tyristorů.

Podstata zapojení pro třífázovou sil potom spočívá v tom, že k fázi Y a k fázi Z sítě jsou připojeny R-členy fáze Y a fáze Z a C-členy fáze Y a fáze Z přes antisériově zapojené dvojíce Zenerových diod k zemnímu nulovému vodiči, přičemž za R-členy fáze Y a Z jsou připojeny vstupy komparátorů referenčního napětí fáze Y a Z, kdežto vstupy komparátorů řídícího záporného napětí jsou připojeny, spolu se vstupem komparétoru řídícího záporného napětí fáze X k převodníku řídícího napětí, a vstupy komparátorů řídícího kladného napětí jsou epoleěně připojeny k výstupu kladného napětí převodníku řídícího napětí, kdežto výstupy pro řídící pulsy kladné a záporné půlperiody z komparátorů fázi X, Y, Z jsou připojeny k zapalovacím obvodům tyristorů v jednotlivých fázích sítě.

Zapojení podle vynálezu je vhodné nejen k přesnému řízení úhlu zážehu třífázových tyristorových usměrňovačů, ale i k přímým měničům frekvence. Lze je ovšem jednoduchým způsobem modifikovat i pro soustavu s libovolným počtem fázových napětí. Jeho výhodou je také, že přechod ze spotřebiče zapojeného do hvězdy na spotřebič zapojený v trojúhelníku není třeba předřazovat před řídící obvod transformátoru pro jeho přizpůsobení, jak je to dosud běžné.

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, na němž je schematicky vyobrazeno zapojení pro třífázovou soustavu.

K jednotlivým fázím napájecí sítě X 1, Y 2, Z } jsou připojeny R-členy 12, 22, 32. Jejich druhé konce jsou připojeny jednak ke vstupům 71. 81, 91 komparátorů referenčních napětí fází X 1, Y 2, Z i a jednak přes C-členy U, 2J, JJ a antisériově zapojených dvojic Zenerových diod £, 24. 34 k zemnímu nebo nulovému vodiči. Řídící napětí je připojeno na řídící vstup 6 převodníku J, řídícího napětí. Výstup 51 záporného napětí převodníku 2

204 471 řídícího napětí je připojen na vstupy χ2, 82, £2 komparátorů řídícího záporného napětí a výstup §2 kladného napětí převodníku 3 řídícího napětí je připojen ke vstupům XJ, 8J, komparátorů řídícího kladného napětí. K výstupům X£, 84, 94 řídících pulsů pro kladné půlperiody sílového napětí a k výstupům 7£, 85, 22. pro řídící pulsy záporné půlperiody z komparátorů 7, 8, 2. se potom připojují vlastní zapalovací obvody jednotlivých tyristorů.

Pro jednofázovou sil se konstrukce zjednoduší, a to v tom směru, že při jinak stejné sestavě, zapojení se skládá pouze z převodníku £ řídícího napětí, jednoho komparátoru X fáze X 1 sítě, R-členu 2, C-ělenu 13 a antisériově zapojených Zenerových diod £, přiěemž ostatní členy, které jsou nutné pro vícefázovou, například třífázovou sil, znázorněnou na výkrese, odpadnou.

Funkce zapojení je následující. Podle velikosti přivedeného řídícího napětí na vstup 6 převodníku J řídícího napětí se objeví proporcionálně velká, velikostí shodná, avšak obráceně polarizované napětí na výstupu 51 záporného napětí a výstupu 52 kladného napětí převodníku 5. řídícího napětí. Tato napětí, které jsou přivedena současně na vstupy komparétorů řídícího záporného napětí a komparátorů řídícího kladného napětí, jsou v komparátorech porovnána s napětími kosinusových průběhů, získaných s pomocí R-členů 12, 22. 32, C-členů lj, 2J, 33 a dvojic antisériově zapojených Zenerových diod £, 24, Já z jednotlivých fází sítě. Napětí získaná z těchto R - C členů se Zenerovými diodami na jednotlivých fázích sítě mají stejný průběh a stejně jako fáze sítě i vůči sobě stejný fázový posun.

U třífázové sítě je to 120°. Průběh těchto napětí je takový, že původně kosinusová napětí z R - C členů jsou poskytnuta dvojicí Zenerových diod do dvou stejnosměrných rovin, daných Zenerovým napětím diod tak, že část kosínusovek, která má od inflexních bodů kladnou derivaci, začíná nad nulovou osou a část se zápornou derivací končí pod nulovou osou. Zenerova napětí dvojice Zenerových diod musí být ovšem poněkud větší, než je amplituda kosinusových napětí. Zenerovy diody tedy působí jako přepínač a rozlišovač polarity, přičemž se využívá jevu, že v R - C obvodu je proud ve fázi s fázovým napětím sítě a tudíž v okamžiku změny polarity napětí sítě diody přepínají, kdežto napětí na C-členu je právě v inflexních bodech. V komparátorech jsou potom z takto rozlišených referenčních napětích porovnáním β řídícím napětím z převodníku J řídícího napětí získány samostatné řídící impulsy pro každou kladnou a každou zápornou půlperiodu sílového napětí, které začínají v okamžiku rovnosti obou napětí a končí na konci každé půlperiody sílového napětí ve všech fázích. Tím je umožněno, aby zapalovací obvody tyristorů, nebo případně ještě i další logické prvky, měly tyto doby - intervaly zapalování pro všechny tři fáze sítě přesně dimenzovány. Komparátory mohou být sestaveny například z dvojice operačních zesilovačů s rozdílovými vstupy. Pro jednofázovou sil, kdy je zapojen pouze jeden S - C člen s jednou dvojicí Zenerových diod a jedním komparátorem, pracuje zapojení obdobně, ovšem pouze na jedné fázi sítě, například X. Znázorněné zapojení na připojeném výkrese je pro spotřebič zapojený do hvězdy. Je-li nutno řídit spotřebič zapojený v trojúhelníku, stačí připojením dalších R - C členů k G-členům a následujícím sousedním fázím pootočit napětím na C-členech o 60°. Protože však i v takovém případě je nutno zachovat amplitudu kosinu4

204 471 sových napětí, je třeba hodnoty R-členů příslušně upravit.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zapojení zdroje refereněního napětí s kosinusovým průběhem pro jedno- nebo vícefázovou sil, vyznačené tím, že k fázi X (1) sílového napětí je přes R-člen (12) připojen jednak vstup (71) komparátoru referenčního napětí fáze X (1) a jednak ještě přes C-člen (13) a antisériově zapojenou dvojici Zenerových diod (4) zemní nebo nulový vodič, přičemž řídící napětí je připojeno na řídící vstup (6) převodníku (5) řídícího napětí, jehož výstup (51) záporného napětí je připojen ke vstupu (72) komparátoru řídícího záporného napětí a výstup (52) kladného řídícího napětí je připojen ke vstupu (73) komparátoru řídícího kladného napětí, kdežto výstup (74) pro řídící pulsy kladné půlperiody a výstup (75) pro řídící pulsy záporné půlperiody sílového napětí jsou připojeny k zapalovacím obvodům příslušných tyristorů.

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že k fázi Y (2) a k fázi Z (3) sítě jsou propojeny R-členy (22), (32) a C-členy (23)» (33) přes antisériově zapojené dvojice Zenerových diod (24), (34) k zemnímu nulovému vodiči, přičemž za R-členy (22), (32) jsou připojeny vstupy (81), (91) komparátorů referenčního napětí fáze Y (2) a fáze Z (3), kdežto vstupy (82), (92) komparátorů řídícího záporného napětí jsou připojeny spolu se vstupem (72) komparátoru řídícího záporného napětí k převodníku (5) řídícího napětí a vstupy (83), (93), (73) komparátorů řídícího kladného napětí jsou společně připojeny k výstupu (52) kladného napětí převodníku (5) řídícího napětí, kdežto výstupy (74), (75), (84), (85), (94), (95) pro řídící pulsy kladné a záporné půlperiody z komparátorů fáze X, Y, Z (7), (8), (9) jsou připojeny k zapalovacím obvodům tyristorů v jednotlivých fázích sítě.