SU723740A1 - Thyristorized voltage stabilizer - Google Patents

Description

(54) ТИРИСТОРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕ НИЯ(54) THYRISTOR STABILIZER VOLTAGE

1one

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в автоматических устройствах и источниках, питани .The invention relates to electrical engineering and can be used in automatic devices and power sources.

Известен тиристорный стабилизатор напр жени , содержащий источник переменного тока, нагрузку, включенную в силовую цепь тиристора, управл емого релаксационным генератором 1.A thyristor voltage regulator is known, containing an alternating current source, a load included in a thyristor power circuit controlled by a relaxation generator 1.

Дл  синхронизации управл ющих импульсов с частотой сети и срыва генерации, т. е. отсутствие управл ющих импульсов на тиристоре после включени  тиристора, релаксационный генератор подключен к напр жению на переходе анод-катод тиристора.In order to synchronize the control pulses with the network frequency and disrupt generation, i.e., the absence of control pulses on the thyristor after turning on the thyristor, the relaxation generator is connected to the voltage at the junction of the anode-cathode of the thyristor.

Из-за этого релаксационный генератор нельз  использовать дл  управлени  двум  тиристорами в двухполупериодном выпр мителе со средней точкой или в двухполупериодном мостовом выпр мителе, так как в этом случае один и тот же релаксационный генератор должен быть одновременно подключен к анодам двух тиристоров, что приводит к короткому замыканию, поэтому в этом случае приходитс  использовать два релаксационных генератора, т. е. свой дл  каждого тиристора. Кроме того, напр жение питани  релаксационного генератора равноBecause of this, a relaxation generator cannot be used to control two thyristors in a full-wave rectifier with a midpoint or in a full-wave bridge rectifier, since in this case the same relaxation generator must be simultaneously connected to the anodes of the two thyristors, which leads to a short the closure, so in this case it is necessary to use two relaxation generators, i.e., its own for each thyristor. In addition, the supply voltage of the relaxation generator is equal to

напр жению источника питани  выпр мител , что приводит к значительным потер м в цепи управлени  тиристором в высоковольтны .х выпр мител х, а в низковольтных, в которых напр жение переключени  однопереходного транзистора незначительно меньще напр жени  питани  выпр мител , - к увеличению начального угла отпирани  тиристора, что снижает функциональные возможности стабилизатора.the voltage of the power supply of the rectifier, which leads to significant losses in the thyristor control circuit, in high-voltage rectifiers, and in low-voltage ones, in which the switching voltage of the single junction transistor is slightly lower than the supply voltage of the rectifier, to increase the initial unlocking angle thyristor, which reduces the functionality of the stabilizer.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  тиристорный стабилизатор напр жени , содержащий выпр митель на двух тиристорах, . анодами подключенных к выводам дл  подключени  источника переменного напр жени , катода.ми - к одному из выводов дл  подключени  нагрузки, а управл ющими электродами - к выходу релаксационного генератора 2.Closest to the invention in its technical essence and the achieved result is a thyristor voltage regulator containing a rectifier on two thyristors,. anodes connected to the terminals for connecting an alternating voltage source, cathodes. to one of the terminals for connecting the load, and control electrodes to the output of the relaxation generator 2.

В этом стабилизаторе напр жени  синхронизаци  управл ющих импульсов тиристорами с частотой сети осуществл етс  за счет подключени  релаксационного генератора на однопереходном транзисторе к трапецеидальному напр жению, получаемому на стабилитроне при питании его от дополнительного высоковольтного выпр мител  без фильтра.In this voltage regulator, the synchronization of the control pulses by thyristors with the mains frequency is carried out by connecting the relaxation generator on the single junction transistor to the trapezoidal voltage received on the zener diode when it is powered by an additional high-voltage rectifier without filter.

Данна  схема управлени  тиристорами имеет значительные потери мощности как из-за наличи  высоковольтного источника питани  релаксационного генератора необходимого в высоковольтных и в низковольтных выпр мител х, так и из-за отсутстви  срыва генерации релаксационного генератора после включени  тиристоров. Кроме того, за счет включени  в зар дную цепь высокоомного резистора и питани  релаксационного генератора трапецеидальным напр жением начальный угол отпирани  тиристоров довольно велик, особенно на повыпленной частоте напр жени  сети, что сужает диапазон регулировани  и функциональные возможности устройства. Велики также потери мощности в цепи управлени  тиристорами , что уменьшает КПД стабилизатора.This thyristor control circuit has significant power losses both due to the presence of a high-voltage power source of the relaxation generator required in high-voltage and low-voltage rectifiers, and due to the absence of interruption of the generation of the relaxation generator after turning on the thyristors. In addition, due to the inclusion of a high-resistance resistor in the charging circuit and powering the relaxation generator with trapezoidal voltage, the initial unlocking angle of the thyristors is quite large, especially at the increased frequency of the mains voltage, which limits the range of control and functionality of the device. There are also large power losses in the thyristor control circuit, which reduces the efficiency of the stabilizer.

Целью изобретени   вл етс  новыщение КПД и расщирение функциональных возможностей стабилизатора.The aim of the invention is to improve efficiency and enhance the functionality of the stabilizer.

Это достигаетс  тем, что в тиристорном стабилизаторе напр жени , содержащем выпр митель на двух тиристорах, анодами подключенных к выводам дл  подключени  источника переменного напр жени , катодами - к одному из выводов дл  подключени  нагрузки, а управл ющими электродами - к выходу релаксационного генератора, релаксационный генератор выполнен на тиристоре , анод которого, соединенный через стабилитрон с управл ющим электродом, через параллельно соединенные конденсатор и диод в обратном направлении подключен к указанному выводу дл  подключени  нагрузки и через последовательно соединенные диод в обратном направлении и коллекторэмиттерный переход управл ющего транзистора , база которого через узел отрицательной обратной св зи соединена с выводами дл  подключени  нагрузки, - к положительному полюсу низковольтного источника ПОСТОЯННОГО тока, отрицательный полюс которого подсоединен ко второму выводу дл  подключени  нагрузки. Принципиальна  электрическа  схема тиристорного стабилизатора напр жени  представлена на чертеже. Стабилизатор напр жени  содержит источник 1 переменного тока, выпр митель на тиристорах 2 и 3, в катодную цепь которых включена нагрузка 4, а между управл ющими электродами к катодам тиристоров включен релаксационный генератор на тиристоре 5 со стабилитроном 6 в цепи управл ющего электрода и конденсаторе 7, щунтированном диодом 8, и низковольтный источник 9 посто нного тока, отрицательный полюс которого соединен с третьим выводом нагрузки 4, а положительный полюс через управл ющий транзистор 10 - с узлом 11 отрицательной обратной св зи по выходномуThis is achieved by the fact that in a thyristor voltage regulator containing a rectifier on two thyristors, anodes connected to the leads for connecting an alternating voltage source, cathodes to one of the leads for connecting the load, and control electrodes to the output of the relaxation generator, a relaxation the generator is made on a thyristor, the anode of which, connected via a zener diode to a control electrode, is connected through a parallel-connected capacitor and a diode in the opposite direction to the indicated terminal for connecting the load and through a series-connected diode in the opposite direction and the collector-junction transition of the control transistor, the base of which is connected via a negative feedback node to the terminals for connecting the load, to the positive pole of a low-voltage source of CURRENT current, the negative pole of which is connected to the second terminal for connecting load. The principal electrical circuit of the thyristor voltage regulator is shown in the drawing. The voltage stabilizer contains an alternating current source 1, a rectifier on thyristors 2 and 3 whose load 4 is connected to the cathode circuit, and between the control electrodes to the thyristor cathodes a relaxation generator is connected to the thyristor 5 with a zener diode 6 in the control electrode and the capacitor 7 , bypass diode 8, and low-voltage source 9 of direct current, the negative pole of which is connected to the third output of the load 4, and the positive pole through the control transistor 10 to the node 11 of the negative feedback connection in the exit

напр жению, диод 12 подключен к аноду тиристора 5.Voltage diode 12 is connected to the thyristor anode 5.

Тиристорный стабилизатор напр жени  работает следующим образом.Thyristor voltage regulator works as follows.

При подаче напр жени  источников 1 и 9 происходит зар д конденсатора 7 через управл ющий транзистор 10. Как только напр жение на конденсаторе 7 достигнет напр жени  пробо  стабилитрона 6, тиристор 5 открываетс  и происходит разр д конденсатора 7 через открытый тиристор 5 и 0 управл ющие электроды тиристоров 2 и 3.When voltage sources 1 and 9 are applied, capacitor 7 is charged through the control transistor 10. As soon as the voltage on the capacitor 7 reaches the voltage of the breakdown of the zener diode 6, the thyristor 5 opens and the capacitor 7 is discharged through the open thyristor 5 and 0 controlling thyristor electrodes 2 and 3.

Тиристор,(например, 2) на анод которого в этот момент подаетс  напр жение положительного полупериода источника 1, открываетс . Положительное напр жение источника 1, величина которого выбираетс  больше напр жени  источника 9, прикладываетс  к нагрузке 4, а следовательно, через диод 8 - к диоду 12. Диод ,12 закрываетс  и отключает источник 9 от релаксационного генератора на тиристоре 5 со стабилитроном 6 и конденсаторе 7, т. е. A thyristor (for example, 2) on the anode of which at this moment the voltage of the positive half period of source 1 is applied, opens. A positive voltage source 1, the value of which is chosen more voltage source 9, is applied to the load 4, and therefore, through diode 8 to diode 12. Diode 12 closes and disconnects the source 9 from the relaxation generator on the thyristor 5 with the zener diode 6 and the capacitor 7, i.e.

0 происходит срыв генерации релаксационного генератора после включени  тиристора 2. Ток через тиристор 5 по мере разр да конденсатора 7 уменьщаетс , и при достижении тока отключени  происходит выключение S тиристора 5. Следующий зар д конденсатора 7, а следовательно, и выдача управл ющего импульса на тиристоры 2 и 3 возможен только после запирани  тиристора 2. После смены пол рности напр жени  на тиристорах 2 и 3 и запирани  тиристора 2 напр же0 нием отрицательного полупериода источника питани  1 напр жение на катодах тиристоров 2 и 3, а следовательно, и на соединенном с ними выводе нагрузки 4 становитс  равным нулю, диод 12 открываетс  и происходит аналогичный зар д и разр д конденсатора и срыв генерации релаксационного генератора на врем , пока открыт тиристор 3.0, the generation of the relaxation generator breaks down after turning on the thyristor 2. The current through the thyristor 5 decreases as capacitor 7 is discharged, and when the cut-off current is reached, the thyristor S turns off 5. The next charge of the capacitor 7 and, therefore, the control pulse to the thyristors 2 and 3 is possible only after locking the thyristor 2. After changing the polarity of the voltage on thyristors 2 and 3 and locking the thyristor 2 by straining the negative half-period of the power source 1, the voltage on the cathodes of the thyristors 2 and 3, and the quently, and connected with them output load 4 becomes zero, the diode 12 is opened and there is the same charge and discharge of the capacitor breakdown and generation of a relaxation oscillator for a time until the open thyristor 3.

Выходное напр жение стабилизатора напр жени  определ етс  временем открытого и закрытого состо ни  тиристоров 2 и 3, которое регулируетс  за счет изменени  времени зар да конденсатора 7. При изменении выходного напр жени , например., при увеличении, за счет узла II отрицательной обратной св зи уменьшаетс  отрицательный потенциал на базе транзистора 10, увеличиваетс  сопротивление транзистора 10. Это уменьшает врем  зар да конденсатора 7, т. е. уменьшает врем  открытого состо ни  тиристоров 2 и 3, что приводит к уменьшению выходного напр жени  и благодар  этому осуществл етс  стабилизаци  напр жени . Нагрузка 4 может быть любой как чисто омической, так и индуктивной или индуктивно-емкостной с шунтирующим диодом, а выходное напр жение при соответствующем выборе стабилитрона и диода 12 мен етс  в широких пределах. Величина напр жени  источника 9 в высоковольтных выпр мител хThe output voltage of the voltage regulator is determined by the open and closed time of thyristors 2 and 3, which is controlled by varying the charging time of capacitor 7. When the output voltage changes, for example, when increasing, due to node II negative feedback the negative potential at the base of transistor 10 decreases, the resistance of transistor 10 increases. This reduces the charging time of capacitor 7, i.e., reduces the open time of thyristors 2 and 3, which leads to a decrease in the output voltage In this way, voltage is stabilized. The load 4 can be either purely ohmic or inductive or inductive-capacitive with a shunt diode, and the output voltage, with an appropriate choice of Zener diode and diode 12, varies widely. The magnitude of the voltage source 9 in high-voltage rectifier

может быть во много раз меньше напр жени  питани  выпр мител , а в низковольтных выпр мител х - примерно равна напр жению питани  выпр мител .It may be many times less than the power supply voltage of a rectifier, and in low-voltage rectifiers it is approximately equal to the power supply voltage of a rectifier.

Такое включение релаксационного генератора и низковольтного источника посто нного тока уменьшает по сравнению с известным потери в цепи управлени  тиристоров выпр мител  как за счет использовани  низковольтного источника посто нного тока дл  питани  релаксационного генератора, так и из-за срыва генерации релаксационного генератора на врем  открытого состо ни  тиристоров выпр мител , что повышает КПД стабилизатора, а отсутствие в зар дной цепи конденсатора высокоомного резистора и питание релаксационного генератора от источника посто нного тока уменьшает начальный угол открывани  тиристоров практически до нул , что расшир ет функциональные возможности стабилизатора.Such activation of a relaxation generator and a low-voltage DC source reduces, compared to the known, losses in the control circuit of the thyristors of the rectifier both by using a low-voltage DC source to power the relaxation generator, and due to the breakdown of the generation of the relaxation generator during the open state rectifier thyristors, which increases the efficiency of the stabilizer, and the absence in the charge circuit of a capacitor of a high-resistance resistor and the power of the relaxation generator from the source direct current reduces the initial opening angle of the thyristors to almost zero, which expands the functionality of the stabilizer.

Claims (2)

1.Патент США № 3146396, кл.- 323-22, 1961.1. US patent number 3146396, CL .- 323-22, 1961. 2.«Тиристоры. Технический справочник. Под ред В. А. Лабунцова идр. М., «Энерги ,2. “Thyristors. Technical reference. Edited by V.A. Labuntsov and others. M., "Energy, J 1971, с. 242, рис. 935 (прототип).J 1971, p. 242, fig. 935 (prototype).