Полупроводниковый регулятор мощности

Полупроводниковый регулятор мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1(10578 (21) 2617708/24-07

Союз Советских

Социайистическик

Республик щ920678

Яе«

/г—

/ г

511М Кл з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 05 F 1/66//

Н 05 В 39/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .722.1 (088. 8) Опубликовано 150482 Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 15,04 .82 (72) Авторы изобретения

С.И.Коба и A.B.Øåâ÷åíêo (71) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ

Изобретение относится к регуляторам величины мощности в цепи электрической нагрузки, питаемой от сети переменного тока, и может быть использовано для регулирования мощности ламп накаливания, нагревательных элементов терморегуляторов, а также в системах автоматического регулирования.

Известны электрические схемы регуляторов мощности (1) и (2).

Недостатком таких устройств является сложность и большие габариты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является полулроводниковый регулятор мощности, содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпрямительный иост, цепь задержки RS, параллельно подключенную накопительному конденсатору, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через последовательно соединенный с ней управляющий динистор включена параллельно конденсатору цепи задержки, а его вторичная обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующему дикистору, напряжение включения которого больше напряжения питания 13

В связи с тем, что в этом устройстве заряд конденсатора цепи задержки производится полупериодами питающего напряжения, при некотором значении угла 0 поступает момент, когда напряжение на конденсаторе становится равным напряжению в диагонали моста и заряд емкости прекращается.

Поэтому при плавном увеличении сопротивления цепи задержки мощность, отдавлемая в нагрузку, будет плавно уменьшаться от P ä„- у

« н где U - амплитуда напряжения сети; !

Н1 - сопротивление нагрузки; до Ртт тз, которая определяется значением угла отсечкибтт п.

8 — arcsin — - (1)

-пч Рт- а там где Т вЂ” период питающего напряжения;

Uom p.öä- напряжение открывания управляющего динистора, Мощность, соответствующая значению

25 8, определяется по формуле т/

| (() $ p 5!и — tctt

Зо ™ — " L >8-)88J sin л ), (Z)

920678 что для 9 дает

После подставки в формулу (3) выражения (1) получаем

При дальнейшем увеличении сопротив10 пения времяэадающей цепочки напряжеНие на конденсаторе эа один полупериод не достигает значения Бцщх .

Управляющий динистор не открывается, и напряжение на конденсаторе близкое к Uo, сохраняется до начала следующего полупериода. Следовательно, напряжение на конденсаторе достигает Бдп.„ уже в самом начале следующего полупериода, и мощность, отда- 20 ваемая в нагрузку, скачком, возрастает примерно до значения /7 >max.

Таким образом для динамического диапазона плавно регулируемых мощностей известного устройства полу- 25 чаем

Например, для управляющего динис- 30 тора типа 2Н102А Ц,р, у 5 В и псла гая 1)тг р 50В (регулирующий динистор типа 2Н102И,, находим

Du f = 10 g — . = 36. 7gh

3JI 10

Такая величина динамического диапазона оказывается недостаточной для многих возможных применений устройства, в частности для прецеэион- рр ных терморегуляторов.

Целью изобретения является расщирение динамического диапазона регулируемых мощностей.

Цель достигается тем, что в полупроводниковый регулятор мощности, содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпрямительный мост, цепь задержки RC, параллельно подключенную накопительному конденсатору, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через последовательно соединенный с ней управляющий динистор включена параллельно конденсатору цепи задерж ки, а его вторичная обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующему динистору, напряжение включения которого больше напряжения питания — введены три дополнительных 60 диода, причем, в диагональ постоянного тока выпрямительного моста включены две цепочки, одна иэ которых состоит иэ последовательно соединенных накопительного конденсатора и ОднcI о иэ $30 1Îëните I. -,ных диО— дов, а другая — из конденсатора цепи задержки и встречно двух других дополнительных диодов, общая точ ка соединения которых подключена к общей точке соединения регулирующего динистора и основного лиола.

На фиг. 1 представлена эпюра напря жен и я в диагонали моста, п оясн яюща я принцип работы устройства, на фиг. 2 электрическая схема полупроводникового регулятора мощности тока.

Регулятор мощности состоит из сопротивления нагрузки 1, соединенного последовательно с выпрямительным мостом на диодах 2 — 5, в диагональ которого включены последовательно соединенные диоды б и регулирующий динистор 7, параллельно которому включены последовательно соегиненные защитный диод 8 и вторичная обмотка импульсного трансформатора 9 и последовательно соединенные диод

10 и конденсатор 11 цепи задержки, соединенный через управляющий динистор 12 с первичной обмоткой импульс— ного трансформатора 9, в диагональ укаэанного моста включены также последовательно соединенные диод 13 и накопительный конденсатор 14, параллельно которому включена цепь задержки из конденсатора 11 и резистора 15.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии напряжения включения на динисторе 7, он закрыт, так как максимальное амплитудное значение напряжения питания не достаточно для открывания динистора 7. Ток в нагрузке отсутствует. Сигнал, управляющий включением динистора 7 формируется с помощью управляющего динистора 12, напряжение открывания которого значительно меньще напряжения сети. При заряде конденсатора 11 до напряжения включения динистора 12, последний открывается и конденсатор разряжается через первичную обмотку импульсного трансформатора, формируя управляющий импульс, который через повьпаающую обмотку трансформатора 9 и эашитный диод 8 прикладывается к регулирующему динистору 7 и открывает его. Динистор 7 остается открытым до конца полупериода напряжения, при этом через нагрузку 1 протекает ток. После того, как ток уменьщится до нуля динистор 7 закрывается. В последующий полупериод динистор 7 вновь открывается с помощью управляющего сигнала. Время задержки генерирования управляющего сигнала определяется постоянной времени цепи задержки RC и величиной приложенного к этой цепи напряжения.

Это напряжение формируется с по920678!

О

20

Формула изобретения

55

d0 мощью накопительного конденсатора 14 и диода 13. В первую половину полупериода, когда напряжение э диагонале моста возрастает, диод 13 открыт, конденсатор 14 эаряжается через сопротивление нагрузки 1. Причем, напряжение на конденсаторе 14 повторяет напряжение э диагонали моста.

Если напряжение в диагонали выпрямительного моста становится меньше напряжения на накопительном конденсаторе (открыэание динистора 7 или начало второй половины полупериода), диод 13 закрывается, и через цепи задержки RC протекает ток, определяемый напряжением на конденсаторе

14. При этом, если динистор 7 открыт, конденсатор 11 зашунтирован через диод 10 этим динистором и, следовательно, напряжение на конденсаторе 11 остается равным нулю до момента закрывания динистора 7, т.е. до конца полупериода. Если же к началу второй половины полупериода динистор 7 остается закрытым, конденсатор 11 продолжает заряжаться и ток заряда рпределяется напряжением на конденсаторе 14, которое при соответствующем выборе емкости конденсатора Снп остается практически постоянным (приблизительно равным У,„,„) и заряд конденсатора 11 может про-. должаться до конца полупериода напряжения питания. Диод 6 исключает шунтирование управляющего импульса накопительным конденсатором 14, а диод 8 предотвращает прохождение тока через вторичную обмотку импульсного трансформатора.

В предложенной схеме заряд конденсатора цепи задержки производится от накопительного конденсатора °

Напряжение, подаваемое на вход цепи задержки, всегда остается значительно больше, чем на конденсаторе 11.

Таким образом, при заряде этого конденсатора, напряжение на нем возрастает практически до конца полупериода и подбором величины сопротивления 15 всегда можно добиться сколь угодно малых углов отсечки 8 . Ограничение на минимальный угол отсечки

Вв этом случае накладывается лишь временем переходных процессов в динисторах, т. е. необходимо, чтобы за время 9 ; цинисторы усяели воз.вратиться в исходное состояние, следовательно:

О п » - ттВыкп. (3 ) где Т „, — длительность управляющего импульса; ьм- время выключения динисторов.

Подставляя значенияТ ип=2 мкс, 5ынл=40 мкс (максимальное значение для динисторов выбранных выше типов) в формуле (5) и (3) и полагая,Т 20мс (для сети 50 Гц) получаем

Б тпрр 16Т(42 10

Ртп п . а 2Н 3 ()0 i 42 10 В щ н отсюда диапазон регулируемых мощностей предлагаемого устройства раэеН

D gp= 10 g - 63, 8 дб

Таким образом. в предложенном устройстве диапазон плавно регулируемых мощностей увеличивается по срав» нению с известным на 27 дБ. Следовательно, использование предложенного устройства в целях регулирования мощности терморегуляторов позволяет повысить точность поддержания заданной температуры.

Полупроводниковый регулятор мощности, содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпрямительный мост, цепь задержки RC, подключенную параллельно накопительному конденсатору, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через последовательно соединенный с ней управляющий динистор, включена параллельно конденсатору цепи задержки, а его вторичная обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующему динистору, напряжение включения которого больше напряжения питания, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона плавно регулируемой мощности, введены три дополнительных диода, причем в диагональ постоянного тока выпрямительного моста включены две цепочки, одна иэ которых состоит иэ последовательно соединенных накопительного конденсатора и одного из дополнительных диодов, а другая — из конденсатора цепи задержки и включенных встречно двух других дополнительных диодов, общая точка соединения которых подключена к общей точке соединения регулирующего динистора и основного диода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 117799440011,, кклл. В 23 К 9/00, 1966..,2, Авторское свидетельство СССР

У 396848, кл. Н 05 В 41/30, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 361532, кл, Н 05 В 39/04, 1972.

920678

Составитель Ю.Андоеев

Редактор М.Товтин Техред T. Маточка Корректор М.Демчик

Заказ 2341/54 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1-13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,