CS218250B1 - Zapojení jednofázového zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem - Google Patents

Abstract

Vynález se týká jednofázového zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem a řeší problém zdroje referenčního signálu pro tyristorový nebo triakový reverzační usměrňovač se zajištěním nepřekročitelnosti bezpečnostního úhlu spouštění tyristorů jako ochranu proti prohoření usměrňovače v invertorickém chodu. Zapojení podle vynálezu se vyznačuje tím, že na svorku střídavého napětí jsou napojeny pracovní odpory. Pracovní odpor pro kladné impulsy je zapojen ke vstupu emitorového sledovače pro kladné impulsy a jednak k anodě Zenerovy diody pro kladné impulsy, odpor pro záporné impulsy je připojen ke vstupu emitorového sledovače pro záporné impulsy a ke katodě Zenerovy diody pro záporné impulsy. Vývody emitorových sledovačů jsou přes oddělovací kondenzátory připojeny k výstupům, k nimž jsou připojeny uzemňovací diody a vývody obou Zenerových diod jsou společně přes pracovní kondenzátor připojeny k zemi.

Description

Zapojení podle vynálezu se vyznačuje tím, že na svorku střídavého napětí jsou napojeny pracovní odpory. Pracovní odpor pro kladné impulsy je zapojen ke vstupu emitorového sledovače pro kladné impulsy a jednak k anodě Zenerovy diody pro kladné impulsy, odpor pro záporné impulsy je připojen ke vstupu emitorového sledovače pro záporné impulsy a ke katodě Zenerovy diody pro záporné impulsy. Vývody emitorových sledovačů jsou přes oddělovací kondenzátory připojeny k výstupům, k nimž jsou připojeny uzemňovací diody a vývody obou Zenerových diod jsou společně přes pracovní kondenzátor připojeny k zemi.

Vynález se týká zapojení jednofázového zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem a řeší problém zdroje referenčního signálu pro tyristorový nebo triakový reverzační usměrňovač se zajištěním nepřekročitelnosti bezpečnostního úhlu spouštění tyristorů jako ochranu proti prohoření usměrňovače v invertorickém chodu.

Při spouštění triakových usměrňovačů, které napájí zčásti induktivní zátěž a mohou také pracovat v invertorickém režimu, anebo při spouštění reverzačních usměrňovačů, musí být zabezpečeno nepřekročení bezpečnostního úhlu tak, aby tyristor či triak usměrňovače mohly být spouštěny v regulačním rozsahu 0° až 150°.

U reverzačních usměrňovačů, pracujících antiparalelně, je pak také jistý malý bezpečnostní úhel na počátku regulačního rozsahu tak, aby při spouštění tyristorů byla zajištěna správná polarita napětí na tyristorů a tyristor mohl správně sepnout. Takové vymezení bezpečnostních úhlů se dosud, zejména u zdrojů referenčních signálů s kosinusovým průběhem odvozeným z napájecí sítě, prováděla pevným omezením řídicích napětí, určujících okamžik spouštění tyristorů na maximální a minimální hodnotu.

Nevýhodou tohoto způsobu je nepřesné nastavení těchto mezních hodnot, protože sklon kosinusového napětí je v těchto oblastech velmi malý a malá změna amplitudy, způsobená například změnou napětí v síti, se pak může projevit značnou změnou velikosti bezpečnostního úhlu. Z těchto důvodů musí být bezpečnostní úhel volen větší, což snižuje řiditelnost usměrňovače.

Shora uvedené nedostatky odstraňuje zapojení jednofázového zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem, vyznačené tím, že na svorku střídavého synchronizačního sinusového napětí jsou přes diak zapojeny pracovní odpory, a to odpor pro záporné impulsy a odpor pro kladné impulsy.

Odpor pro záporné impulsy je připojen jednak ke vstupu emitorového sledovače pro záporné impulsy a jednak ke katodě Zenerovy diody pro záporné impulsy. Pracovní odpor pro kladné impulsy je připojen jednak ke vstupu emitorového sledovače pro kladné impulsy a jednak k anodě Zenerovy diody pro kladné impulsy.

Vývody obou Zenerových diod jsou společně přes pracovní kondenzátor připojeny k zemi. Vývody obou emitorových sledovačů jsou přes oddělovací kondezátory připojeny k výstupům, k nimž jsou připojeny rovněž uzemňovací diody.

K výstupům pro záporné impulsy je přitom dioda připojena svojí anodou a její katoda je přes zdroj záporného předpětí uzemněna. K výstupu pro kladné impulsy je dioda připojena svojí katodou, přičemž její anoda je přes zdroj kladného předpětí rovněž uzemněna.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že i při náhodném zvýšení řídicího napětí nad dovolenou hodnotu, či při snížení amplitudy referenčního napětí vlivem snížení amplitudy napájecího napětí nemůže dojít k nežádoucímu otevření ovládaného usměrňovače. To zajišťuje, že i při spojení antiparalelního reverzačního usměrňovače, kdy pro reverzační usměrňovač musí platit, že úhel otevření jeho tyristorů se rovná 180° minus úhel otevření tyristorů přímého usměrňovače, je zajištěno nepřekročení bezpečnostní hranice spouštění.

Další výhodou zdroje podle zapojení je, že současně kompenzuje případný pokles napětí v napájecí síti. Při sníženém napětí se současně sníží úměrně i amplituda referenčních kosinusových napětí, což vůči nastaveným řídicím napětím znamená větší otevření tyristorového usměrňovače, a tím i kompenzaci výkonu dodávaného do spotřebiče.

Příkladné provední zapojení jednofázového zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem je dále schematicky znázorněno na výkresech, kde obr. 1 představuje graf referenčního napětí a obr. 2 zapojení podle vynálezu.

Obr. 1 vymezuje přesně oblasti bezpečnostních úhlů změnou z kosinusového průběhu na svisle přímkový.

Celkové zapojení je dále znázorněno na obr. 2, kde střídavé synchronizační sinusové napětí je přivedeno na svorku 10, která je přes diak 11 spojena s dvojicí pracovních odporů 12 pro záporné Impulsy a 13 pro kladné impulsy. Druhým koncem je odpor 12 připojen jednak ke vstupu emitorového sledovače 17 pro záporné impulsy a jednak ke katodě Zenerovy diody 14 pro záporné impulsy..

Pracovní odpor 13 je druhým koncem připojen jednak ke vstupu emitorového sledovače 18 pro kladné impulsy a jednak k anodě Zenerovy diody 15 pro kladné impulsy. Zbývající vývody Zenerových diod 14,15 jsou společně přes pracovní kondenzátor 18 připojeny k zemi. Výstupy obou emitorových sledovačů 17, 18 jsou přes oddělovací kondenzátory 25 připojeny k výstupům 23, 24 zdroje. K nim jsou dále připojeny uzemňovací diody 19, 20 tak, že k výstupu 23 pro záporné impulsy je připojena dioda 19 svojí anodou, přičemž její katoda je přes zdroj 21 záporného předpětí uzemněna a k výstupu 24 je připojena dioda 20 svojí katodou, přičemž její anoda je rovněž uzemněna přes zdroj 22 kladného předpětí.

Funkce obvodu je následující:

Střídavé sinusové napájecí napětí, přivedené na svorku 10 vytvoří na pracovním kondenzátorů 16 napětí kosinusového průběhu — zpožděné oproti napětí sítě přibližně o 90°. Pracovní kondenzátor 16 se připíná ke svorce sinusového napětí, podle polarity těchto napětí přes Zenerovy diody 14 nebo 15 a pracovní odpory 12 nebo 13 a diak 11 tak, že při kladné polaritě sinusové1

218 ho, začínajícího od nulové hodnoty zůstává obvod nejprve rozpojen, pokud velikost sinusového napětí nedosáhne hodnoty spínacího napětí diaku 11.

V tomto okamžiku diak 11 sepne a začne se přes pracovní odpor 13 pro kladné impulsy a Zenerovu diodu 15 pro kladné impulsy, jež při kladné polaritě pracuje jako běžná dioda, pracovat pracovní kondenzátor 16, na němž se vytváří napětí s kosinusovým průběhem, začínající od nejnižší hodnoty, se zpožděním daným právě časovým zpožděním ti mezi průchodem sinusového napájecího napětí nulou a sepnutím diaku 11. Pokud trvá kladná polarita napájecího sinusového napětí, stoupá i kosinusové napětí na pracovním kondenzátoru 16 a na vstupu emitorového sledovače 18 pro kladné impulsy až do okamžiku, kdy kladné napětí poklesne pod hodnotu rozepínacího napětí diaku 11.

V tomto okamžiku diak 11 přestane vést, obvod se rozepne, kosinusový průběh se přeruší v nejvyšším bodě a napětí poklesne skokem k výchozí hodnotě. Napájecí napětí, tj. sinusové napětí, pak mění svoji polaritu na zápornou. Jakmile dosáhne opět hodnoty spínacího diaku 11, diak 11 sepne a po dalším vzrůstu napětí na Zenerovo napětí Zenerovy diody 15 pro kladné impulsy probíhá opět kosinusové napětí v záporné polaritě na vstupu emitorového sledovače 18 pro kladné impulsy. Emitorový sledovač 18 je uzpůsoben tak, že může výkonově zesilovat pouze kosinusový průběh v záporné polaritě, zatímco průběh v kladné polaritě na svůj výstup nepropustí.

Přes oddělovací kondenzátor 25 je pak záporná polarita napětí svedena přes uzemňovací diodu 20 k zemi a emitorovým sledovačem 18 přenesené napětí s kosinusovým průběhem je pak přeneseno do kladné oblasti ve tvaru, jak je zobrazeno na obr. 1 nad nulovou osou. Takový průběh napětí je na výstupu 24 pro kladné impulsy.

V druhé větvi pracovního kondenzátoru 16, tvořeného pracovním odporem 12, zenerovou diodou 14 a emitorovým sledovačem 17 pro záporné impulsy je funkce zapojení obdobná, ale s opačnou polaritou. Na výstupu 23 pro záporné impulsy se pak získává napětí s průběhem znázorněným na obr. 1 pod nulovou osou. Zdroje 21 a 22 záporného a kladného předpětí zajišťují pouze správnou činnost uzemňovacích diod 19, 20 tak, aby napětí znázorněná na obr. 1 končila vždy ve stejné vzdálenosti — například + 0,5 V od nulové osy. Tyto zdroje je možno upravit podle potřeby tak, aby velikost napětí od nulové osy vyhovovaly konkrétní potřebě.

Počáteční zpoždění ti a koncové zrychlení t2 konce průběhu referenčních napětí Je určeno poměrem velikosti amplitudy napájecího sinusového napětí a velikosti spínacího napětí diaku 11 a lze jej tedy rovněž podle konkrétních potřeb bezpečnostních úhlů zvolit. Velikost amplitud referenčních napětí na výstupech 23, 24 lze nastavit buď velikostí pracovního kondenzátoru 16, anebo velikostí pracovních odporů 12, 13, přičemž amplitudy musí být menší než Zenerova nanětí Zenerových diod 14,15.

Průběhy referenčních napětí na výstupech 23, 24 znázorněné na obr. 1 umožní, aby komparátory spouštěcích obvodů tyristorového nebo triakového usměrňovače pracovaly podle úrovně řídicích napětí tak, že pokud jsou řídicí napětí nulová, nevycházely ze spouštěcích obvodů žádné spouštěcí impulsy.

Při úrovni řídicích napětí rovné velikosti referenčních napětí u nulové osy začnou komparátory spouštěcích obvodů spouštět obvody, avšak nejdříve z bezpečnostním časovým předstihem t2. Při dalším zvyšování řídicího napětí se spojitě řídí úhel otevření komparátorů až do okamžiku, kdy se změní průběh kosinusového referenčního napětí na svisle přímkový.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zapojení jednofázového zdroje referenčního napětí s kosinusovým průběhem, vyznačené tím, že na svorku (10) střídavého synchronizačního sinusového napětí jsou přes diak (11) napojeny pracovní odpory (12, 13) pro záporné impulsy a pro kladné impulsy, přičemž pracovní odpor (12) pro záporné impulsy je připojen dále jednak ke vstupu emitorového sledovače (17) pro záporné impulsy a jednak ke katodě Zenerovy diody (14) pro záporné impulsy, zatímco pracovní odpor (13) pro kladné impulsy je připojen jednak ke vstupu emitorového sledovače (18) pro kladné impulsy a jednak k anodě Zenerovy diody (15) pro kladné

   YNÁLEZU impulsy, přičemž vývody obou Zenerových diod (14, 15) jsou společně přes pracovní kondenzátor (16) připojeny k zemi, zatímco vývody obou emitorových sledovačů (17, 18) jsou přes oddělovací kondenzátory (25) připojeny k výstupům (23, 24), k nimž jsou dále připojeny uzemňovací diody (19, 20), přičemž k výstupu (23) pro záporné impulsy je dioda (19) připojena svojí anodou a její katoda je přes zdroj (21) záporného předpětí uzemněna a k výstupu (24) pro kladné impulsy je připojena dioda (20) svojí katodou a její anoda je uzemněna přes zdroj (22) kladného předpětí.