PL61302B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 12.IV.1967 Wegry Opublikowano: 15.XII.1970 i 61302 KI. 21 d2, 12/03 MKP H 02 m, 7/48 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Endre Fiizesi, Tibor Kondor, József Lencses Wlasciciel patentu: Villamosipari Kutató Intezet, Budapeszt (Wegry) Uklad polaczen do przeksztalcania napiecia stalego na regulowane napiecie przemienne Przedmiotem wynalazku jest uklad polaczen do przeksztalcania napiecia stalego na regulowane napiecie przemienne.Znany jest przeksztaltnik posiadajacy transfor¬ mator wyjsciowy i diody przewodzace prad wste¬ czny, które sa polaczone z odczepami poslednimi symetrycznego, pierwotnego uzwojenia transfor¬ matora, z którego wyprowadzeniami koncowymi sa polaczone w ukladzie przeciwsobnym tyrystory, a uzwojenie pierwotne transformatora jest zbocz- nikowane kondensatorem. Ponadto przeksztalnik zawiera zespól sterowania tyrystorów oraz dlawik wygaszajacy, wlaczony pomiedzy wspólnym pun¬ ktem diod przewodzacych prad wsteczny a wspól¬ nym punktem tyrystorów.Dlawik ten jest polaczony równolegle z dioda skierowana tak, jak diody przewodzace prad wtór¬ ny, lub z dioda polaczona jedna ze swych elek¬ trod poprzez wtórne uzwojenie dlawika wygasza¬ jacego z jsdnym zaciskiem zródla zasilania, przy czym w drugi zacisk zródla jest polaczony ze wspólnym punktem diod przewodzacych prad wsteczny i z druga elektroda diody zwierajacej dlawik wygaszajacy. Regulacje napiecia wyjscio¬ wego uzyskuje sie przez zmiane powierzchni ogra¬ niczonej krzywa pólokresu funkcji napiecia wzgle¬ dem czasu za pomoca tyrystora wygaszajacego lub za pomoca innego zespolu regulacyjnego. Takie roz¬ budowanie ukladu jest jednak kosztowne, albo tez powoduje zmniejszenie sprawnosci ukladu. 15 20 Wynalazek ma na celu usuniecie tej niedogod¬ nosci oraz wykonanie takiego ukladu polaczen przeksztaltnika, w którym nie ma dodatkowych kosztownych elementów regulacyjnych, na skutek zastosowania sygnalu sterujacego o nowej postaci.Cel ten osiagnieto wedlug wynalazku w ten spo¬ sób, ze zespól sterujacy jest wykonany jako ge¬ nerator impulsów przeznaczony do wytwarzania sygnalu sterujacego skladajacego sie w jednym pólokresie z jednego impulsu szpilkowego i prze¬ sunietego w stosunku do niego o regulowany kat przesuniecia fazowego co najmniej jednego dalsze¬ go impulsu innego ksztaltu.Korzysci ukladu wedlug wynalazku polegaja przede wszystkim na tym, ze obydwa tyrystory, w odróznieniu od znanych ukladów, wygaszaja sie podwójnie, przy czym nie wygaszaja sie one na¬ wzajem w normalny sposób co pól okresu, to zna¬ czy gdy jeden tyrystor jest zapalony, drugi jest wygaszany, natomiast pracuja w ten sposób, ze ty¬ rystor wprowadzany w stan przewodzenia jako drugi, wygasza tyrystor przewodzacy poprzednio, a przy koncu przebiegu wygaszania równiez sam sie wygasza. Ten przebieg wymaga sygnalu steru¬ jacego o odpowiednim ksztalcie.Wynalazek jest blizej wyjasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przyklad wykonania ukladu przeksztaltnika napiecia we¬ dlug wynalazku, fig. 2 przedstawia schemat od¬ miany ukladu wedlug wynalazku, fig. 3—5 przed- 613023 stawiaja przebiegi sygnalów sterujacych, a fig. 6 przedstawia odmiane ukladu wedlug wynalazku, z ukladem mostkowym po stronie pierwotnej trans¬ formatora.W ukladzie przedstawionym na fig. 1 zródlo Ux 5 napiecia zasilania ma biegun dodatni polaczony poprzez dlawik wygaszajacy 1 oraz poprzez tyry¬ story 3 i 4 z obu zewnetrznymi wyprowadzeniami pierwotnego uzwojenia 8a transformatora 8. Pier¬ wotne uzwojenie 8a jest ponadto zbocznikowane 10 kondensatorem wygaszajacym 2. Srodkowy odczep uzwojenia pierwotnego 8a jest polaczony z biegu¬ nem ujemnym,, icpdla Uj napiecia zasilenia. Dwa synaetkycziiie jus$Uiflwane odczepy posrednie pier¬ wotnego uzwojenia 8a sa polaczone przez diody 6 15 i 7, przeznaczone do; przewodzenia pradu wtórne¬ go, z biegunem? clodajtnim zródla U1 napiecia zasi¬ lania. Ólawik wygaszajacy 1 jest zrównoleglony dioda 5 skierowana tak samo jak diody 6 i 7.Do elektrod sterujacych tyrystorów 3 i 4 przy¬ laczony jest zespól sterujacy 12, dostarczajacy do elektrody sterujacej tyrystora 3 sygnaly sterujace 31 a do elektrody sterujacej tyrystora 4 sterujace sygnaly 32, które sa przedstawione na fig. 3. Ste¬ rujace sygnaly 31 i 32 sa w stosunku do siebie 2g przesuniete o 180° i maja ten sam ksztalt, przy czym w pierwszym pólokresie sygnal 31 sklada sie ze szpilkowego impulsu 33 i przesunietego w sto¬ sunku do niego o kat qp prostokatnego impulsu 34.W nastepnym pólokresie sygnal ten wynosi zero. 30 Kat cp jest regulowany w zakresie 0—180° za po¬ moca doprowadzanego ze sterujacego zespolu 12 sygnalu regulacyjnego, na przyklad sygnalu napie¬ ciowego.Wtórne uzwojenie 8b transformatora 8 jest pola- 35 czone z impedancja 11 odbiornika poprzez dlawik 9 oraz przez czwórnik 10 przeznaczony do ksztal¬ towania sygnalu o postaci sinusoidalnej. Jezeli im- pedencja rozproszenia transformatora 8 .ma do¬ statecznie duza wartosc, to mozna pominac dla- 40 wik 9.Uklad pracuje w nastepujacy sposób. Podczas gdy tyrystor 3 przewodzi, wygaszajacy kondensator 2 laduje sie do napiecia równego w przyblizeniu podwójnej wartosci napiecia zasilania i o takim kierunku, przy którym okladzina kondensatora 2 polaczona z tyrystorem 3 ma potencjal dodatni.Przez dlawik 1 przeplywa w tym czasie prad o natezeniu okreslonym przez napiecie zasilania i obciazenie. Tyrystor 4 jest wprowadzony w stan 50 przewodzenia przez szpilkowy impuls 33 sterujace¬ go sygnalu 32, a tyrystor 3 ulega wygaszeniu w znany sposób przez tyrystor 4 za pomoca konden¬ satora 2. Kondensator 2 laduje sie teraz przez pierwotne uzwojenie 8a transformatora 8 do na- piecia równego w przyblizeniu podwójnej wartosci napiecia zasilania i o kierunku przeciwnym w sto¬ sunku do kierunku napiecia w poprzednim etapie.Aby tyrystor 4 po wygaszeniu nie przewodzil pra- . du, to znaczy, by odpowiednio do okreslonej przez -n 60 kat cp przerwy, obydwa tyrystory byly zabloko¬ wane, napiecie na tyrystorze 4 dla kierunku za¬ blokowania musi byc odpowiednio dobrane.Przy wygaszaniu tyrystorów 3 i 4 energia zma¬ gazynowana w dlawiku 1 ulega zwiekszaniu. Po 65 4 wygaszeniu energia zgromadzona w dlawiku 1 po¬ wraca do obwodu pradowego dolaczonego do jej zacisków 13, 14, przez co zacisk 13 polaczony z ty¬ rystorami 3 i 4 ma potencjal dodatni w odróznie¬ niu od zacisku 14, polaczonego ze zródlem napie¬ cia zasilania. Gdyby nie bylo diody 5 energia dla¬ wika 1 wywolalaby przeplyw pradu przez tyry¬ stor 4 przez diode 7 w kierunku wyjscia. Dioda 5 jest takim elementem, którego impedancja jest mniejsza od impedencji obwodu pradowego.Ponadto nalezy zapewnic, by przeniesiona na uzwojenie pierwotne 8a transformatora 8 impe¬ dancja obciazenia przy zmianach napiecia miala charakter indukcyjny. Osiaga sie to przez zasto¬ sowanie dlawika 9, który przy danych warunkach obciazenia stanowi na przyklad czesc czwórnika 10 lubj czesc indukcyjnosci transformatora 8.Przy takiej realizacji ukladu, przez tyrystor 4 nie przeplywa zaden prad w kierunku prowadze¬ nia, w wyniku czego tyrystor ten gasnie. W celu lepszego wygaszania, przepuszczajace prad wstecz¬ ny diody 6 i 7 sa dolaczone do symetrycznych od¬ czepów posrednich uzwojenia pierwotnego 8a.Wskutek tego na zaciskach tyrystora 4 przy prze¬ plywie pradu wstecznego pojawia sie ujemne na¬ piecie blokujace.Jak juz powiedziano, tyrystor 3 jest sterowany przez prostokatny impuls 34 sterujacego sygnalu 31 i przewodzi prad. Tyrystor 4 jest wprowadzany w stan prowadzenia przez szpilkowy impuls 33 sterujacego sygnalu 32, na skutek czego przestaje prowadzic tyrystor 3. Po wygaszeniu tyrystora 3 wygaszany jest równiez tyrystor 4. Nastepny im¬ puls 34 sterujac tyrystor 4, przy czym przewodze¬ nie pradu trwa az do konca polowy okresu. Na¬ stepnie przebieg powtarza sie z tym, ze zmieniaja sie role tyrystorów 3 i 4.W ukladzie polaczen wedlug wynalazku warun¬ kiem wygaszania jak powiedziano, jest fakt, ze przy wygaszaniu tyrystorów 3 i 4 zapewniony jest przeplyw pradu z dlawika 1 przez obwód, którego impedancja jest mniejsza niz impedancja drogi pradu poprzez tyrystor. W przedstawionym ukla¬ dzie zadanie bocznikowania dlawika 1 spelnia dio¬ da 5. Przeplywajacy przez diode 5 prad moze spo¬ wodowac jednak znaczne straty energii. Na fig. 2 przedstawiono przyklad wykonania ukladu w któ¬ rym wyeliminowano te wade. W ukladzie,tym dla¬ wik wygaszajacy 1 ma uzwojenie wtórne la, które polaczone jest z jednej strony przez diode 5 do dodatniego bieguna zródla zasilania, a z drugiej strony do ujemnego bieguna zródla \Jl zasilania.W ukladzie tym dlawik 1 jest zwierany nie bez¬ posrednio, lecz przez zródlo \J1 zasilania, przy czym czesc nagromadzonej w dlawiku 1 energii jest przekazywana ponownie do zródla zasilania.Przekladnia pomiedzy uzwojeniami dlawika 1 jest dobrana w ten sposób, ze prad przeplywa przez diode 5 i. przez j.edna z diod 6 i 7. Napiecie pomiedzy zaciskami 13 i 14 dlawika 1 musi byc tak male, aby nie zmniejszalo przylozonego na ty¬ rystor napiecia blokujacego. Dioda 5 nie sluzy zatem jedynie do odprowadzania energii nagroma¬ dzonej w dlawiku 1 do zródla zasilania, ale jest przeznaczona glównie do zapewnienia odprowa-5 dzania energii nagromadzonej w dlawiku 1 przy niskiej impedancji, aby wygasic tyrystor wprowa¬ dzony w stan przewodzenia.Na fig. 5 przedstawiono polaczone sterujace sy¬ gnaly 51 i 52, za pomoca których osiaga sie w ko¬ rzystny sposób sinusoidalny ksztalt napiecia in¬ dukowanego we wtórnym uzwojeniu 8b. Sterujace sygnaly 51 i 52 skladaja sie z pólókresu sterowa¬ nia T, i z pólókresu przerwy T2. W pólokresie ste¬ rowania Tj sygnaly 51 lub 52 róznia sie od sygna¬ lów sterujacych 31 lub 32 (fig. 3) tym, ze po pier¬ wszym szpilkowym impulsie 53 po pewnym * czasie odpowiadajacym regulowanemu katowi przesunie¬ cia fazowego cp, nastepuje zamiast jednego im¬ pulsu prostokatnego seria impulsów prostokatnych 54. W pólokresie przerwy T2; róznica polega na tym, ze sygnaly 51 i 52 skladaja sie z ostrzowych impulsów 55, które W czasie pokrywaja sie z tyl¬ nym zboczem impulsu prostokatnego w pólokresie sterowania Tx drugiego sygnalu.» Przy sterowaniu tyrystorów 3 i 4 za pomoca sy¬ gnalów 51 i 52 uklad polaczen wedlug fig. 1 rów¬ niez pracuje na zasadzie podwójnego wygaszania.Przyjmuje sie, ze w danym odstepie czasu tyry¬ stor 3 przewodzi prad w pólokresie swojego- ste¬ rowania na skutek oddzialywania ostatniego im¬ pulsu prostokatnego serii impulsów 54. Gdy tyry¬ stor 4 zacznie przewodzic, w wyniku dzialania ostrzowego impulsu 53 na poczatku pólókresu ste¬ rowania, nastepuje opisane wyzej podwójne wy- 30 £aszanie, przy czym oba- tyrystory wygaszaja sie . nawzajem.Tyrystor' 4 jest na nowo wprowadzany w stan przewodzenia przez pierwszy impuls prostokatny, serii impulsów 54, nastepujacej po szpilkowym ims- 35 pulsie 53, przy czym przewodzi on prad w sposób ciagly. Przy koncu impulsu prostokatnego tyrystor zostaje zapalony przez odpowiedni impuls szpilko¬ wy serii impulsów 55, a wiec wystepuje znowu, podwójne wygaszanie. Pod wplywem nastepnego 40 kolejnego impulsu prostokatnego, tyrystor 4 po¬ nownie zaczyna przewodzic, co zostaje zlikwido¬ wane przez podwójne wygaszanie, które nastepuje na skutek wprowadzenia tyrystora 3 za pomoca impulsu szpilkowego w stan przewodzenia. Prze- 45 bieg ten powtarza sie wiele razy w ciagu pólókresu sterowania tyrystora 4, a w nastepnym pólokresie tyrystory zamieniaja sie rolami.Przy tego rodzaju pracy, na uzwojeniu wtórnym $b transformatora 8 wytwarza sie modulowany sy¬ gnal prostokatny o' zmieniajacym sie kierunku, którego amplituda zmienia sie skokowo symetry¬ cznie pomiedzy wartoscia maksymalna i zerem.Przez odpowiedni dobór stosunku impuls — przer¬ wa sygnalów 51 i 52 mozna osiagnac to, ze liczba skladowych harmonicznych napiecia wytwarzanego na wtórnym uzwojeniu 8b zmniejszy sie znacznie w stosunku do liczby skladowych harmonicznych napiecia wyjsciowego, wywojanega przez, sygnal calkowicie prostokatny lub przy sygnalach steru¬ jacych przedstawionych na-fig. 3, przez co zarów¬ no wymiary jak i certa oraz straty czwornika 10, wytwarzajacego sinusoide zostaja zmniejszone.Przy zmianie stosunku impuls ;—przerwa „oraz fcata cp w*sygnalach 51 i 52 mozna skutecznie re- 302 6 gulowac amplitude podstawowej harmonicznej sy¬ gnalu wyjsciowego* Regulacja ta moze byc wywo¬ lana przez sygnal elektryczny, na przyklad na¬ piecie, które jest przykladane do sterujacego ze- 5 spolu 12. Sygnaly sterujace 51 i 52 sa regulowane w pólokresie przewodzenia pomiedzy dwoma gra¬ nicami. Granice te sa okreslone z jednej strony przez impuls prostokatny o czasie trwania 180°C, a z drugiej strony przez szpilkowy impuls 53. 10 Impulsy prostokatne w opisanych zlozonych sy¬ gnalach sterujacych moga byc równiez zastapio¬ ne przez szereg impulsów, skladajacych sie z im¬ pulsów szpilkowych i moga byc stosowane w ogólnie znany sposób do sterowania tyrystorów. 15 Jezeli chpdzi o uklad wedlug wynalazku, to fakt ten posiada wtedy szczególne znaczenie, gdy ste¬ rujacy zespól 12 tworzy czesc cyfrowego ukladu regulacyjnego. Wartosc napiecia powstajacego na wtórnym uzwojeniu 8b jest wtedy regulowana 20 liczba impulsów w serii. Tego rodzaju sygnal ste¬ rujacy jest pokazany na fig. 4, gdzie prostokatne impulsy 34 sterujacych sygnalów 31 i 32 z fig. 3 sa zastapione seriami impulsów 44.Zlozone sygnaly sterujace sa wytwarzane przez 25 sterujacy zespól 12 zbudowany z róznych obwo- ;.:jdów podstawowych znanych w technice impulso¬ wej.Uklad polaczen wedlug ^wynalazku przedstawio¬ ny na fig. 6 rózni sie od przedstawionego na fig. 1 tym, ze obwód uzwojenia pierwotnego transfor¬ matora 8 stanowi uklad- mostkowy zlozony z dwóch lustrzanych odbic obwodu z fig. 1. Ten uklad mostkowy ma wspólny sterujacy zespól 12 oraz wspólny wygaszajacy kondensator 2. Uklad taki ma te zalete, ze pozwala na stosowanie wyz¬ szego napiecia zasilania. Gdy obwód uzwojenia pierwotnego jest polaczony szeregowo z podobnie wykonanymi innymi obwodami, napiecie zasila-, nia moze byc dowolnie wysokie, przy czym wszy¬ stkie obwody sa dolaczone do jednego wspólnego transformatora.Przez takie laczenie wielu ukladów wedlug wy¬ nalazku szeregowo lub równolegle, jak równiez przez laczenie stron wtórnych transformatorów mozna otrzymywac okreslony ksztalt . przebiegu napiecia, na przyklad ksztalt sinusoidalny. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad polaczen do przeksztalcania napiecia stalego na regulowane napiecie przemienne, który zawiera transformator, diody przewodzce prad wsteczny polaczone z symetrycznymi odczepami posrednimi pierwotnego : uzwojenia transformato¬ ra, tyrystory polaczone w ukladzie przeciwsobnym 55 z zewnetrznymi wyprowadzeniami uzwojenia pier¬ wotnego, kondensator Wygaszajacy bocznikujacy uzwojenie pierwotne transformatora i zespól ste¬ rowania tyrystorami, przy czym zastosowano dla¬ wik wygaszajacy wlaczony pomiedzy wspólny 60 punkt diod przewodzacych prad wsteczny, a wspólny punkt tyrystorów, diode polaczona rów¬ nolegle z dlawikiem wygaszajacym a skierowana tak, jak diody przewodzace prad wsteczny albo polaczona jedna ze swoich elektrod poprzez wtór- 65 ne uzwojenie dlawika wygaszajacego z jednym61302 8 zaciskiem zródla napiecia zasilania, przy czym drugi zacisk zródla napiecia zasilania jest polaczo¬ ny ze wspólnym punktem diod przewodzacych prad wsteczny i z druga elektroda wymienionej diody, znamienny tym, ze zespól sterowania (12)' jest wykonany w postaci generatora impulsów, wy¬ twarzajacego sygnaly sterujace, przy czym kazdy sygnal sklada sie w kazdym pólokresie przewo¬ dzenia z impulsu szpilkowego i z przynajmniej jednego impulsu innego ksztaltu przesunietego wzgledem niego o regulowany kat przesuniecia (q).

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze impuls przesuniety o kat (cp) wzgledem impulsu szpilkowego, jest impulsem prostokatnym (34).

3. Uklad wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze impuls prostokatny podawany z generatora sy¬ gnalów (12) stanowi serie (44) impulsów szpilko¬ wych. 20

4. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze impuls przesuniety o kat ( szpilkowego, jest impulsem prostokatnym, po któ¬ rym nastepuja dalsze impulsy prostokatne (54), przy czym tylne zbocza wszystkich impulsów pro¬ stokatnych sa zgodne w czasie z impulsami szpil¬ kowymi w pólokresach nieprzewodzenia drugiego tyrystora, a przesuniecie impulsu prostokatnego (54) jest regulowane.

5. Uklad wedlug zastrz. 1 — 4, znamienny tym, ze do pierwotnego uzwojenia (8a) transformatora (8) jest przylaczony mostkowy obwód, bedacy po¬ laczeniem podstawowego obwodu uzwojenia pier¬ wotnego (8a) transformatora (8) z jego lustrzanym odbiciem, przy czym obwód ten ma jeden wspól¬ ny sterujacy zespól (12) i jeden wspólny wygasza¬ jacy kondensator (2).

6. Uklad wedlug zastrz. 1 — 5, znamienny tym, ze do uzwojenia wtórnego (8b) transformatora (8) jest przylaczony szeregowo dlawik. 1^33 _£» 34 -32 Fig.3KI. 21 d2, 12/03 61302 MKP H 02 m, 7/48 743 Li— 1 i y l N. _li 4f .43 44 r 42 Fig 4 Fig. 5KI. 21 d2, 12/03 61 302 MKP H 02 m, 7/48 + o Fig. 6 Bltk 2901/70 r. 230 egz. A4 PL PL