SU650175A2 - Устройство дл формировани импульсов управлени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  отпирани  тиристоров силовых преобразовательных установок.

Известно устройство дл  формировани  импульсов управлени  по осн. авт. св. № 465700, которое содержит две идентичные  чейки, питающий трансформатор, два тиристора, коммутирующий конденсатор и выходной импульсный трансформатор. Кажда  из  чеек выполнена в виде последовательной цепочки из зар дного диода и накопительного конденсатора и подключена котдельной вторичной обмотке питающего трансформатора. Тиристоры своими анодами подключены к катодам зар дных диодов. Катоды тиристоров соединены между собой цепью, содержащей последовательно соединенные коммутирующий конденсатор и первичную обмотку выходного трансформатора . Кроме этого, катод каждого тиристора подключен к точке соединени  вторичной обмотки питающего трансформатора и накопительного конденсатора той  чейки, к которой подключен своим анодом другой тиристор.

На вторичных обмотках выходного трансформатора получают импульсы напр жени  или тока экспоненциальной формы со сдвигом по фазе на 180 эл. град.

Однако это устройство имеет повышенную установленную мощность коммутирующего и накопительного конденсаторов. Увеличенна  установленна  мощность накопительных конденсаторов приводит к тому, что увеличиваетс  установленна  мощность питающего трансформатора и повышаетс  расход электроэнергии. Известное устройство формирует импульсы экспоненциальной формы , котора  отличаетс  от оптимальной дл  тиристоров формы, поэтому это устройство потребл ет много электроэнергии и имеет невысокий КПД.

Целью изобретени   вл етс  улучшение формы импульсов управлени  тиристорами и повышение КПД устройства формировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что параллельно коммутирующему конденсатору подключен симметричный ограничитель напр жени .

В качестве симметричного ограничител  напр жени  могут быть использованы: симметричный стабилитрон, цепочки из последовательно и встречно включенных несимметричных стабилитронов, диодный мост, к выходу которого подключен несимметричный стабилитрон.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема предлагаемого устройства с симметричным ограничителем напр жени , который имеет диодный мост и несимметричный стабилитрон; на фиг. 2 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства.

Устройство содержит питаюш,ий трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, вторичными обмотками 3 и 4, зар дные диоды б и 6, накопительные конденсаторы 7 и 8, тиристоры 9 и 10, выходной трансформатор И с первичной обмоткой 12 и вторичными обмотками 13 и 14, диоды 15 и 16, коммутирующий конденсатор 17, симметричный ограничитель напр жени  18, имеющий диодный мост 19 и несимметричный стабилитрон 20.

На фиг. 2 прин ты следующие обозначени :

Ui - напр жение первичной обмотки 2 питающего трансформатора 1; , 3-- напр жение на накопительных

конденсаторах 7 и 8; U - напр жение на коммутирующем конденсаторе 17; (/5-напр жение первичной обмотки 12 выходного трансформатора И.

С момента времени ti, который соответствует началу нровод щего дл  зар дного диода 6 полупериода напр жени  первичной обмотки 2 питающего трансформатора 1, устройство работает следующим образом.

В момент времени /2 напр жение вторичной обмотки 4 питающего трансформатора 1 достигает напр жени , до которого разр дилс  накопительный конденсатор 8 в нредыдущий нолупериод. В этот же момент времени накопительный конденсатор 8 начинает зар жатьс  от напр жени , равного напр жению стабилизации ограничител  18 (стабилитрона 20), до амплитудного значени  синусоидального напр жени  вторичной обмотки 4 питающего 1рансформатора 1.

В интервале времени ti-t рассматриваемого полупериода продолжаетс  начавшийс  в предыдущем полупериоде разр д коммутирующего конденсатора 17 и его напр жение имеет величину, близкую к напр жению стабилизации стабилитрона 20.

В этот же нолупериод в момент времени 3, соответствующий углу а регулировани  фазы импульсов управлени , открываетс  тиристор 9 и начинаетс  разр д накопительного конденсатора 7, зар женного в предыдущий полупериод до амплитудного значени  синусоидального напр жени  вторичной обмотки 3 питающего трансформатора 1. В интервале времени напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 меньще напр жепи  стабилизации стабилитрона 20 и ток разр да накопительного конденсатора 7 протекает только по коммутирующему конденсатору. В рассматриваемом интервале времени напр жение на коммутирующем конденсаторе уменьшаетс  до нул , мен ет пол рность и затем увеличиваетс .

В момент времени f этого же полупериода напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 достигает напр жени  стабилизации стабилитрона 20. С этого момента времени ток разр да накопительного конденсатора 7 начинает протекать но параллельным цел м, одна из которых образована коммутирующим конденсатором 17, втора  не проводивщими ток в предыдущей полупериод двум  диодами моста 19 и стабилитроном 20. В интервале времени напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 больше напр жени  стабилизации стабилитрона 20 и ток разр да накопительного конденсатора 7 протекает по этим нараллельным цеп м.

В момент времени t рассматриваемого интервала напр жение на накопительном конденсаторе 7 и напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 достигают напр жени  стабилизации стабилитрона 20, тиристор 9 запираетс  и процесс формировани  импульса управлени  заканчиваетс . В интервале времени рассматриваемого иолупериода напр жение на накопительном конденсаторе 7 равно нанр жению стабилизации стабилитрона 20. В этом же интервале времени коммутирующий конденсатор 17 разр жаетс . Ток разр да коммутирующего конденсатора 17 протекает по двум диодам моста 19, которые проводили ток в рассматриваемый полупериод, и ограничиваетс  сопротивлением стабилитрона 20, которое он имеет на горизонтальном участке своей вольт-амперной характеристики. На этом участке вольт-амперной характеристики стабилитрон 20 имеет большое сопротивление . Поэтому в процессе разр да коммутирующего конденсатора Г/ его нанр жение незначительно меньше напр жени  стабилизации стабилитрона 20.

В рассматриваемый нолупериод за счет энергии, накопленной конденсаторами 7 и 17, на первичной обмотке 12 выходного трансформатора И формируетс  имиульс напр жени , который имеет пол рность, обратную пол рности предыдущего импульса на этой же оОмотке.

Следующий полупериод питающего напр л ени  начинаетс  в момент времени t и  вл етс  нровод щим дл  зар дного диода 5. В этот полупериод в момент времени 7 напр жение вторичной обмотки 3 питающего трансформатора 1 достигает величины , равной напр жению стабилизации стабилитрона 20, и накопительный конденсатор 7 начинает зар жатьс  от напр жени , равного нанр жению стабилизации стабилитрона 20, до амнлитудного значени  измен ющегос  по синусоидальному закону напр жени  вторичной о&мотки 3 питающего трансформатора 1.

В интервале времени рассматриваемого полупериода продолжаетс  разр д коммутирующего конденсатора 17, который началс  в предыдущий иолупериод питающего напр жени . Напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 в рассматриваемом интервале времени имеет величину, близкую к напр жению стабилизации стабилитрона 20.

В этот же полупериод в момент времени 8, соответствующий углу а регулировани  фазы импульсов управлени , открываетс  тиристор 10 и начинаетс  разр д накопительного конденсатора 8, зар женного в предыдущий полупериод до амплитудного значени  синусоидального напр жени  вторичной обмотки 4 питающего трансформатора 1. В интервале времени /g-/g напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 меньше напр жени  стабилизации стабилитрона 20 и ток разр да накопительного конденсатора 8 протекает только по коммутирующему конденсатору 17. При этом напр жение на коммутирующем конденсаторе уменьшаетс  до нул , мен ет пол рность и увеличиваетс .

В момент времени tg рассматриваемого полупериода напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 достигает напр жени  стабилизации стабилитрона 20. С этого момента времени ток разр да накопительного конденсатора 8 начинает протекать по параллельным цеп м, одна из которых образована коммутирующим конденсатором 17, втора  - не нроводившими ток в предыдущий полупсриод двум  диодами моста 19 и стабилитроном 20. В интервале времени напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 больше напр жени  стабилизации стабилитрона 20 и ток разр да накопительного конденсатора 8 протекает по этим параллельным цеп м.

В момент времени рассматриваемого интервала напр жение на накопительном конденсаторе В и напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 достигают напр жени  стабилизации стабилитрона 20, тиристор 10 запираетс  и процесс формировани  импульса управлени  заканчиваетс . С момента времени /ю и до конца рассматриваемого полупериода иапр жение на накопительном конденсаторе 8 равно напр жению стабилизации стабилитрона 20. В этом же интервале времени раздел етс  коммутирующий конденсатор 17. При этом напр жение на коммутирующем коиденсаторе 17 незначительно меньше нанр жени  стабилизации стабилитрона 20.

В рассматриваемый полупериод за счет энергии, накопленной конденсаторами 8 и 17, на первичной обмотке 12 выходного трансформатора 11 формируетс  импульс напр жени , который имеет пол рность, обратную пол рности предыдущего импульса

на этой же обмотке. Далее процесс повтор етс .

При поочередном отпирании тиристоров 9 и 10 происходит разр д накопительных конденсаторов 7 и 8 и перезар д коммутирующего конденсатора 17. При этом к первичной обмотке 12 выходного трансформатора И прикладываютс  разнопол рные импульсы напр жени , которые перемагничивают его магнитопровод. В результате этого по первичной обмотке 12 выходного трансформатора 11 протекают разнопол рные импульсы тока. Импульсы тока одной пол рности иередаютс  в нагрузку, подключенную через диод 15 по вторичной обмотке 13 выходного трансформатора 11. Пмпульсы тока другой пол рностн поступают в нагрузку , котора  подключена через диод 16 ко вторичной обмотке 14 выходного трансформатора 11.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет получать импульсы тока, следующие с частотой переменного напр жени , которым питаетс  устройство, и имеющие сдвиг по фазе на 180 эл. град.

Из рассмотрени  работы предлагаемого устройства видно, что процесс формировани  импульса имеет два качественно отличающихс  временных интервала. В течение временных интервалов is-1, ts-tg и т. д., когда ток разр да накопительного конденсатора протекает по коммутирующему конденсатору и отсутствует в цепи элемента 18, имеющего симметричную стабилитронную характеристику, формируетс  крутой короткий пик тока значительной амплитуды, который обеспечивает четкое с минимальным временем отпирание тиристоров преобразовательной установки. В интервалы времени , и т. д., когда ток разр да накопительного конденсатора протекает по двум параллельным цеп м (по коммутирующему конденсатору и по элементу с симметричиой стабилитронной характеристикой ), происходит формирование поддерживающей части импульса. Поддерживающа  часть имиульса удерживает тиристоры преобразовательной установки в открытом состо ни при токе в силовой цепи тиристоров , меньшем тока удержани .

Предлагаемое устройство позвол ет получать импульсы, которые имеют форму, более близкую к оптимальной по сравнению с формой импзльсов известного устройства. Это достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве в процессе формировани  мен етс  посто нна  времени цепи формировани .

При формировании пика импульса управлени  посто нна  времени определ етс  результирующей емкостью последовательно соединенных накоиительного и коммутирующего конденсаторов, так как симметричный ограничитель напр жени  не оказывает вли ни  на посто нную времени. Шунтированиё коммутирующего конденсатора симметричным ограничителем напр жени  при формировании поддерживающей части импульсов управлени  увеличивает посто нную времени цепи формировани . В результате этого улучшаетс  форма импульсов управлени , уменьщаетс  количество электроэнергии , расходуемой на получение импульсов , и таким образом увеличиваетс  КПД устройства дл  формировани  импульсов.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство кл. Н 02 М 1/08, 1975.