191370. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés egy és többfázisú egyenirányítók gyújtásszög vezérlésére
1 191 370 u* vezérlő jel csatlakozik. A K2 komparátor 13 kimenete az L logikai kapuáramkör 9 bemenetére csatlakozik. Az L logikai kapuáratnkör 10 kimenetén kapott Ugi gyújtójelszolgála bemeneti u, feszültséggel összerendelhető tirisztor gyújtására megfelelő teljesítményerősítés után. Az 1. ábra szerinti elrendezés annyiszor ismétlődik, ahány vezérelhető félvezető elem van az egyenirányító kapcsolásban. A 2. ábrán láthatók a működésre jellemző időfüggvények. A KI nullkomparátor az u< feszültség pozitív tartományában szolgáltatja az us kimenőfeszültséget, amelynek pozitívból nullába futó éleinél u7 impulzusokat kapunk a D differenciáló elem 7 kimenetén. Az u7 impulzusok a KE elektronikus kapcsolóáramkörön keresztül az Ui feszültség negatív irányú szakaszához tartozó nullátmeneteinél nullázzák az I fázisfordító integrátort, amely az 1 bemenetére adott Új feszültséget invertálja és integrálja. A K2 komparátor az I fázisfordító integrátor u3 kimenőfeszültségéből (a szinkronjelből) és az u* vezérlőjelből az u13 jelet állítja elő, amelyet az L logikai kapuáramkör ÉS kapcsolatba hoz a KI nullkomparátor u5 kimenőfeszültségével. Az L logikai kapuáramkör 10 kimenetén kapjuk a vezérelhető félvezető elem gyújtására szolgáló uqi jelet. Az áramkör működése olyan, hogy zérus vezérlőjelhez zérus egyenirányító kimenőfeszültség tartozik, és növekvő vezérlőjel növekvő egyenirányító kimenőfeszültséget eredményez. Amikor a vezérlőjel értéke eléri az us szinkronizáló jel amplitúdójának értékét, az egyenirányító teljesen kivezérlődik. Ha tovább növeljük a vezérlőjel értékét, nem történik változás, mivel ebben az esetben a teljes kivezérlést a KI nullkomparátor u5 kimenőfeszültsége határozza meg. A nulla kezdeti értéket beállító bemenettel rendelkező integrátor helyett alkalmazható olyan integrátor kapcsolás, amelynek a nulla pontját a visszacsatoló körbe helyezett dióda és ellenállás úgy módosítja, hogy a bemenetére adott periodikus, nulla középértékű váltakozófeszültség hatására a kimenetén periodikusan nulla kezdő értéket felvevő időfüggvényű feszültség jelenik meg. Ennek a megoldásnak előnye az egyszerűsége, viszont hátránya, hogy mivel az integrátor nem ideális, az egyenirányító kimenőfeszültsége kismértékben függhet a terheléstől és a hálózati feszültségtől, ezenkívül a tranziens változásokra lassabban válaszol a rendszer. A 3. ábrán egy egyfázisú hídkapcsolású, féligvezérelt tirisztoros egyenirányítót láthatunk, amely Ls szórási induktivitást tartalmazó Tr transzformátorból, Di, D2 diódából, Ti, T2 tirisztorból, D0 null-diódából és Le simító fojtóból áll. A terhelést az Rt terhelő ellenállás képviseli. Feltételezzük, hogy az Lc fojtó induktivitása olyan nagy, hogy az ie egyenáram állandónak tekinthető. (Erre csak a leírás egyszerűsége kedvéért van szükség.) Ha az ie egyenáram elhanyagolhatóan kis értékű és a Tt tirisztort a 4.a ábra szerinti ti időpillanatban, azaz a gyújtásszögncl, a T2 tirisztort a t4 időpillanatban, azaz ugyancsak a gyújtásszögnél gyújtjuk, az egyenirányító kimenőfeszültsége a ferdén vonalkázott területtel jellemezhető. Ha a terhelőáramot megnöveljük, a Tr transzformátor Ls szórási induktivitása miatt fellép az ún. fedés jelensége, ami abból áll, hogy az áram nem kommutálódik pillanatszerűen egyik félvezetőről a másikra, hanem a folyamat a szórási induktivitástól, a terheléstől és a gyújtásszögtől függő hosszúságú időt vesz igénybe. A fedés alatt a transzformátor kimenőkapcsai rövidrezáródnak és emiatt csökken a kimenőfeszültség középértéke. Ha az a gyújtásszögnél kapott üresjárási feszültséget ugyanazon az értéken kívánjuk tartani terhelt állapotban is, akkor az a gyújtásszöget a' gyújtásszögre kell módosítanunk, hogy a fedés miatt kieső Aut, ill. Au2 jelű feszültség-idő területeket kompenzáljuk. Az a' gyújtásszögnél a tirisztorokon és a nulldiódán folyó áramok időfüggvényeit a 4.b ábrán láthatjuk. Az ismert megoldásoknál a szabályozás úgy történik, hogy a periódusidőhöz viszonyítva nagy időállandójú szűrőkörrel képezzük a kimenőfeszültség középértékét (a ferdén vonalkázott területek átlagát), ezt összehasonlítjuk egy alapjellel és az eltérés szerint módosítjuk a gyújtásszöget. Az előző példában ez azt jelenti, hogy a 4.c ábra szerinti fűrész hullámformájú szinkronjel és az uf vezérlőjel komparációja adja az a gyújtásszöget üresjárásban, majd az egyenirányítót leterhelve, a kimenőfeszültség középértéke a Aui, Au2 feszültség-idő területek kiesése miatt csökken, a szabályozókor az alapjeltől való clléiés kompenzálására u* értékre módosítja a komparátor bemenetére adott vezérlőjelet, miáltal a gyújtásszög a'-re módosul. Hasonló folyamat játszódik le akkor is, ha a kimenőfeszültség a hálózati feszültség megváltozása miatt tér el a kívánt értéktől. A találmány szerinti eljárásnál a kimenőfeszültség szabályozása az előzőektől eltérő módon történik. A kimenőfeszültség stabilizálását itt úgy érjük el, hogy állandó értékű vezérlő jellel változó amplitúdójú és hullámformájú szinkronjelet komparálunk. Ehhez a szinkiönjeinek olyannak kell lennie, amelynek amplitúdója minden időpillanatban azzal a kimenőfeszültséggel aiányos, amelyet az egyenirányító kapcsolás szolgáltat, ha a tirisztor gyújtása az adott időpillanatnak megfelelő gyújtásszögnél történik. Ilyen feltételt kielégítő színkénjeiét úgy állítunk elő, hogy képezzük az egyvagy háromfázisú egyenirányító híd bemenő feszültségének (feszültségeinek) idő szerinti integrálját nulla kezdő értékkel egy teljes hálózati periódusra (a 4. ábra szerint a 0—T időintervallumban) és gondoskodunk róla, hogy minden periódus kezdetén a feszültség integrálása nulla kezdő értékről induljon. A 4. ábrán a hídkapcsolás bemeneti Uj feszültségének integrálásából nyert szinkronjel üresjárás esetén az usi jelű dőfüggvény, amelyet az u* vezérlőjellel komparálva, a t4 időpillanatban, azaz a gyújtásszögnél nyerünk gyújtóimpulzust a T2 tirisztor számára. Terhelés hatására a fedési jelenség miatt a szinkronjel mj-re módosul, amelyet a változatlanul u* vezérlőjellel komparálva, a t3 időpillanatban, azaz a gyújtásszögnél kapunk gyújtóimpulzust a T2 tirisztor számára, tehát a gyújtásszög vezérlés kompenzálja a fedés miatt kieső feszültség-idő területeket Hasonlóképpen, képezve az Ur bemenőfeszültség inverzének (—u2 ) integrálját (uS2), ugyanazzal az u* vezérlőjellel komparálva, megkapjuk a T] tirisztor gyújtóji lét. Be lehet látni, hogy a komparáció időpillanatáig az egyenirányító híd által kiadott feszültség-idő terület (az íz a kimenőfeszültség középértéke) csak az u* egyenszinttől függ és független mind a bemeneti ut feszültségtől, mind a fedés következtében kieső Auj, Au2 feszültség-idő területtől, azaz a terheléstől. A helyes működés fejleteié az, hogy minden intervallum végén (pl. a T időpontban) az u, feszültség időintegrálját képező integrátor „nullázva” legyen, azaz gondoskodni kell róla, hogy 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
