CS270342B1

CS270342B1 - Synchronization source connection for three-pulse thyristor rectifier

Info

Publication number: CS270342B1
Application number: CS883875A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Jagr
Original assignee: Jagr Jan
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1990-06-13
Also published as: CS387588A1

Abstract

Zapojení řeší problém generace synchron nizačních impulsů s frekvencí rovnou trojnásobku frekvence sítě pro generátory řídicích impulsů trojpulsních tyristorových usměrňovačů. Cíle se dosahuje použitím třífázového filtru s třífázovým diodovým můstkem a odporovým děličem na stejnosměrné straně, jehož střední vývod je přes ochrannou diodu připojen k bázi tranzistoru. Jeho kolektor je přes omezovači rezistor spojen s uzlem, tvořeným kondenzátorem a nabíjecím rezistorem, připojeným k zápornému pólu diodového můstku. Ke střednímu vývodu třífázového filtru je připojen druhý vývod kondenzátoru a anoda diody výstupního optoelektrického.spojovacího členu, připojeného katodou k emitoru tranzistoru. Zapojení je vhodné přo nízkonapěíové tyristorové usměrňovače, jaké obsahují např. zdroje pro spouštění motorových vozidel nebo pro galvanotechniku.The circuit solves the problem of generating synchronization pulses with a frequency equal to three times the mains frequency for control pulse generators of three-pulse thyristor rectifiers. The goal is achieved by using a three-phase filter with a three-phase diode bridge and a resistor divider on the DC side, the middle terminal of which is connected to the base of the transistor via a protective diode. Its collector is connected via a limiting resistor to a node formed by a capacitor and a charging resistor connected to the negative pole of the diode bridge. The second terminal of the capacitor and the anode of the diode of the output optoelectric coupling element, connected by the cathode to the emitter of the transistor, are connected to the middle terminal of the three-phase filter. The circuit is suitable for low-voltage thyristor rectifiers, such as those contained in, for example, sources for starting motor vehicles or for galvanic technology.

Description

Vynález se týká zapojení zdroje synchronizačních impulsů pro trojpulsní tyristorový usměrňovač a řeší problém generace synchronizačních impulsů s frekvencí rovnou trojnásobku frekvence sítě pro jednoduché generátory řídicích impulsů trojpulsních tyristorových usměrňovačů. Současně řeší problém galvanického oddělení zdroje impulsů od sítě.The invention relates to the connection of a source of synchronization pulses for a three-pulse thyristor rectifier and solves the problem of generating synchronization pulses with a frequency equal to three times the network frequency for simple generators of control pulses of three-pulse thyristor rectifiers. At the same time, it solves the problem of galvanic isolation of the pulse source from the network.

K řízení nízkonapěiových troj nebo šestipulšních tyristorových usměrňovačů v uzlovém zapojení, pokud u nich nevyžadujeme přechod do plného invertorového režimu, je výhodné řešení s generátorem řídicích impulsů, společným vždy třem tyristorům. Toto zapojení vyžaduje pilové napětí s frekvencí rovnou trojnásobku frekvence sítě, k jehož generaci je nutný zdroj synchronizačních impulsů o téže frekvenci. Dosud známá zapojení buó'vytvářejí impulsy pouze o frekvenci rovné frekvenci sítě, případně jejímu dvojnásobku, nebo pracují s oscilátorem, kmitajícím na požadované vyšší frekvenci. Ta je pak řízena pomocí děliče kmitočtu a fázového závěsu, proto jsou tato zapojení,značně Složitá. Nevýhodou známých zapojení je také to, že ke galvanickému oddělení regulátoru od sítě vyžadují rozměrné a výrobně pracné synchronizační transformátory. Pokud k oddělení využívají optoelektrických spojovacích členů, zařazují je ihned za sítový filtr. Vzhledem k potřebnému vstupnímu proudu optočlenu několik mA a nutnosti realizovat dostatečně strmý a jednoznačný průchod nulou, nezávislý na rozptylu jejich parametrů, je nutné, aby sítovým filtrem protékal proud velikosti až desítek mA, jenž však nepříznivě zvyšuje jeho rozměry a ztrátu.To control low-voltage three- or six-pulse thyristor rectifiers in a node connection, if we do not require a transition to full inverter mode, a solution with a control pulse generator, common to three thyristors, is advantageous. This connection requires a sawtooth voltage with a frequency equal to three times the network frequency, for the generation of which a source of synchronization pulses of the same frequency is necessary. The previously known connections either generate pulses only with a frequency equal to the network frequency, or twice it, or work with an oscillator oscillating at the required higher frequency. This is then controlled by a frequency divider and a phase lock, which is why these connections are considerably complex. Another disadvantage of the known connections is that they require large and laborious synchronization transformers to galvanically separate the regulator from the network. If optoelectric coupling elements are used for separation, they are placed immediately after the network filter. Given the required input current of the optocoupler of several mA and the need to implement a sufficiently steep and unambiguous zero crossing, independent of the dispersion of their parameters, it is necessary for a current of up to tens of mA to flow through the screen filter, which, however, adversely increases its dimensions and loss.

Tyto nedostatky odstraňuje převážnou měrou zapojení zdroje synchronizačních impulsů pro trojpulsní tyristorový usměrňovač podle vynálezu, jehož podstatou je, že ke krajním vývodům třífázového filtru je střídavými póly připojen třífázový diodový můstek s odporovým děličem na stejnosměrné straně. Jeho střední vývod je přes ochrannou diodu připojen k bázi tranzistoru, jehož kolektor je přes omezovači rezistor spojen s prvním vývodem kondenzátoru, a prvním vývodem nabíjecího rezistoru, připojeným druhým vývodem k zápornému pólu třífázového diodového můstku. Ke střednímu vývodu třífázového filtru je připojen druhý vývod kondenzátoru a anoda diody výstupního optoelektrického spojovacího členu, spojeného katodou s emitorem tranzistoru.These shortcomings are largely eliminated by the connection of the source of synchronization pulses for a three-pulse thyristor rectifier according to the invention, the essence of which is that a three-phase diode bridge with a resistive divider on the DC side is connected to the extreme terminals of the three-phase filter by alternating poles. Its middle terminal is connected via a protective diode to the base of a transistor, the collector of which is connected via a limiting resistor to the first terminal of the capacitor, and the first terminal of the charging resistor, connected via the second terminal to the negative pole of the three-phase diode bridge. The second terminal of the capacitor and the anode of the diode of the output optoelectric coupling element, connected via the cathode to the emitter of the transistor, are connected to the middle terminal of the three-phase filter.

Zapojením podle vynálezu získáme velmi jednoduchý obvod, generující galvanicky oddělené synchronizační impulsy o frekvenci rovné trojnásobku frekvence sítě. Jeho předností je, že nevyžaduje rozměrné a pracné synchronizační transformátory a že pro řízení tří tyristorů vystačí s jednímoptoelektrickým spojovacím členem. Ten je zapojen takovým způsobem, že odebírá proud pouze po dobu krátkého impulsu, takže filtr i vlastní obvod nevyžadují výkonnéjší součástky a lze je proto velmi dobře miniaturizovat. Zdroj synchronizačních impulsů podle vynálezu umožňuje realizovat u nizkonapěíových tyristorových usměrňovačů výhodná zapojení s generátorem řídicích impulsů, společným vždy třem tyristorům. Důsledkem je podstatné zjednodušeni regulátoru, úspora rozměrů a ceny zařízení 1 zvýšení jeho celkové spolehlivosti.The connection according to the invention provides a very simple circuit generating galvanically separated synchronization pulses with a frequency equal to three times the network frequency. Its advantage is that it does not require large and laborious synchronization transformers and that one optoelectric coupling element is sufficient for controlling three thyristors. This is connected in such a way that it draws current only for the duration of a short pulse, so that the filter and the circuit itself do not require more powerful components and can therefore be very easily miniaturized. The source of synchronization pulses according to the invention allows for the implementation of advantageous connections with a control pulse generator common to three thyristors in low-voltage thyristor rectifiers. The result is a significant simplification of the regulator, saving in dimensions and cost of the device and an increase in its overall reliability.

Na připojených výkresech je v obr.l znázorněn příklad zapojení zdroje synchronizačních impulsů podle vynálezu, v obr. 2 jsou pak znázorněny průběhy charakteristických veličin v tomto obvodu. · 'In the attached drawings, Fig. 1 shows an example of the connection of a source of synchronization pulses according to the invention, and Fig. 2 shows the waveforms of the characteristic quantities in this circuit. · '

Zdroj synchronizačních impulsů sestá.vá z třífázového filtru k jehož krajním vývodům 11, 12 a 13 je připojen třífázový diodový můstek 2 s odporovým děličem £ na stejnosměrné straně. Jeho střední vývod je přes ochrannou diodu £ připojen k bázi tranzistoru £, jehož kolektor je přes Omezovači rezistor 2 spojen s uzlem, tvořeným kondenzátorem 6 a nabíjecím rezistorem 2, připojeným k zápornému pólu třífázového diodového můstku 2. Ke střednímu vývodu 10 třífázového filtru £ je připojen druhý vývod kondenzátoru £ a anoda diody výstupního optoelektrického spojovacího členů £, spojeného katodou s emitorem tranzistoru £.The source of synchronization pulses consists of a three-phase filter to whose extreme terminals 11, 12 and 13 a three-phase diode bridge 2 with a resistive divider £ on the DC side is connected. Its middle terminal is connected via a protective diode £ to the base of the transistor £, the collector of which is connected via a limiting resistor 2 to a node formed by a capacitor 6 and a charging resistor 2, connected to the negative pole of the three-phase diode bridge 2. The second terminal of the capacitor £ and the anode of the diode of the output optoelectric coupling element £, connected by a cathode to the emitter of the transistor £, are connected to the middle terminal 10 of the three-phase filter £.

Funkce zapojení vyplývá z obr. 2. V něm znázorněná napětí jsou vztažena vůči střednímu vývodu 10 třífázového filtru 1, jenž slouží k potlačení krátkodobých poruch a deformace průběhu napětí sítě. Na kladném pólu třífázového diodového můstku 2 je napětí Up na záporném pólu napětí Uj. Rozdíl jejich okamžitých hodnot je přiložen na odporový dělič £, na jehož středním vývodu tak získáváme přibližně trojúhelníkový průběh napětí Uj o frekvenci rovné trojnásobku sítové frekvence. Má-li rezistor odporového děliče £, připojený ke kladnémuThe connection function is shown in Fig. 2. The voltages shown in it are related to the middle terminal 10 of the three-phase filter 1, which serves to suppress short-term disturbances and deformation of the network voltage waveform. On the positive pole of the three-phase diode bridge 2, the voltage Up is on the negative pole of the voltage Uj. The difference of their instantaneous values is applied to the resistor divider £, on whose middle terminal we obtain an approximately triangular voltage waveform Uj with a frequency equal to three times the network frequency. If the resistor of the resistor divider £, connected to the positive

CS 270342 Bl pólu diodového můstku 2 menší odpor než druhý rezistor děliče, je průběh u-j posunut blíže k napětí u^, jak je znázorněno. V intervalech, kdy je Uj < 0, je přes ochrannou diodu £ buzen tranzistorem _8, jehož emitorový proud ve formě impulsů ίθ prochází diodou výstupního optoelektrického spojovacího členu 2· Zdrojem proudu ίθ během krátkých impulsů je konf denzátor £ , nabíjený rezistorem £ ze záporného pólu třífázového diodového můstku 2· Omezovači rezistor 2 určuje amplitudu proudových impulsů a zajišťuje, aby strmost vybíjení kondenzátoru 6 a tím i šíře impulsů nezávisely na zesilovacím činiteli tranzistoru 2- Ochranná dioda £ zabraňuje napěťovému přetížení přechodu B-E tranzistoru 2·CS 270342 Bl pole of the diode bridge 2 has a smaller resistance than the second resistor of the divider, the u-j waveform is shifted closer to the voltage u^, as shown. In intervals when Uj < 0, it is excited by the transistor _8 through the protective diode £, whose emitter current in the form of pulses ίθ passes through the diode of the output optoelectric coupling element 2. The source of the current ίθ during short pulses is the capacitor £ , charged by the resistor £ from the negative pole of the three-phase diode bridge 2. The limiting resistor 2 determines the amplitude of the current pulses and ensures that the steepness of the discharge of the capacitor 6 and thus the width of the pulses do not depend on the amplification factor of the transistor 2. The protective diode £ prevents voltage overload of the B-E transition of the transistor 2.

Zapojení zdroje synchronizačních impulsů podle vynálezu je vhodné zejména pro nízkonapěťové tyristorové usměrňovače v trojpulsním zapojení, pokud u nich není nutný přechod do plného invertorového režimu, kdy lze s výhodou pracovat s jednoduchým generátorem řídicích impulsů, společným všem třem tyristorům. Hpdí se rovněž pro tyristorové usměrňovače v šestipulsním uzlovém nebo můstkovém zapojení, kde je pak použito samostatně pro každou ze dvou dílčích trojpulsních částí. Typickým příkladem možného využití jsou usměrňovače pro obloukové svařování, nabíjení akumulátorů, spouštění motorových vozidel nebo pro galvanotechniku.The connection of the source of synchronization pulses according to the invention is particularly suitable for low-voltage thyristor rectifiers in three-pulse connection, if they do not require a transition to full inverter mode, when it is advantageous to work with a simple control pulse generator, common to all three thyristors. It is also suitable for thyristor rectifiers in six-pulse node or bridge connection, where it is then used separately for each of the two partial three-pulse parts. A typical example of possible use are rectifiers for arc welding, battery charging, starting motor vehicles or for electroplating.

Claims

Connection of a source of synchronization pulses for a three-pulse thyristor rectifier, characterized in that a three-phase diode bridge /2/ is connected by alternating poles to the extreme terminals /11, 12, 13/ of a three-phase filter /1/, connected by direct poles to a resistive divider /3/, the middle terminal of which is connected via a protective diode /4/ to the base of a transistor /8/, the collector of which is connected via a limiting resistor /9/ to the first terminal of a capacitor /6/ and to the first terminal of a charging resistor /5/, connected by a second terminal to the negative pole of the three-phase diode bridge /2/, while the second terminal of the capacitor /6/ and the anode of the diode of the output optoelectric coupling element /7/, connected by a cathode to the emitter of the transistor /8/, are connected to the middle terminal /10/ of the three-phase filter /1/.