Контрольні запитання

1. Пояснити призначення та принцип дії системи імпульсно-фазового керування тиристорами. В чому полягає принципи імпульсно-фазового керування тиристором?

2.Чому в системі керування необхідно сформувати лінійно-наростаючий імпульс напруги? Чому він повинен бути синхронізованим з напругою мережі живлення?

3. Пояснити призначення компаратора та модулюючого генератора.

Короткі теоретичні відомості

Системи імпульсно-фазового керування (СІФК) широко застосовуються майжу у всіх випадках, коли тиристори працюють в колах мереж живлення промислової частоти. Практично кожен із регулюючих пристроїв, що використовує тиристори, не може працювати без відповідної системи керування. Це стосується і керованих випрямлячів різного типу, і безконтактних перемикачів, і різних регулюючих пристроїв змінного струму.

Головне завдання кожної СІФК полягає у формуванні імпульсу, амплітуда якого достатня для надійного вмикання тиристора, а фаза може змінюватись в межах півперіоду мережі живлення. Причому імпульс повинен бути гальванічно розв’язаний з мережею живлення тиристора. Останнє досягається шляхом використання імпульсного трансформатора.

Рисунок 1.

Блок-схема типового каналу формування імпульсу керування.

Вона складається з генератора лінійно-наростаючої напруги (ГЛНН), компаратора (К), генератора модулюючих імпульсів (МГ) та формувача імпульсу (ФІ).

Розглянемо детальніше призначення кожного з блоків та роботу схеми. В її основі лежить так званий принцип «вертикального» керування, коли лінійно наростаючий імпульс порівнюється з постійною напругою, причому знаки цих напруг протилежні. Послідовність формування імпульсу зображена на миттєвих діаграмах рис. 2. Імпульс з лінійно наростаючим фронтом повинен бути синхронізований з напругою мережі живлення, яка прикладається до тиристора. Тому на вхід ГЛНН подається відповідний сигнал синхронізації. Сформований імпульс з лінійно наростаючим фронтом подається на вхід компаратора К, де порівнюється з опорною постійною напругою U_оп. В момент перевищення напруги імпульсу над U_оп (див. діаграму рис. 2,г) на виході компаратора генерується сигнал, що запускає генератор модулюючих імпульсів (МГ). Ці імпульси подаються на вхід формувача імпульсів (ФІ), який підсилює їх потужність до необхідного рівня і формує в первинній та вторинній обмотках імпульсного трансформатора потрібні імпульси керування. Тобто імпульс, що подається на керуючий електрод тиристора, складається з послідовності коротких імпульсів, що слідують з високою частотою і кількість яких визначає величину кута α (див. діаграми рис. 2,д,ж,з,к). Такий спосіб формування називається число-імпульсним і дозволяє суттєво зменшити масогабаритні показники імпульсного трансформатора, тому що для передачі короткого імпульсу потрібна набагато менша площа перерізу магнітопроводу та кількість витків обмоток. У більшості випадків тривалість коротких модулюючих імпульсів не перевищує 50^.10^-6 сек., а частота генерації не менша 10 кГц.

Якщо змінювати рівні U_оп, то точка перевищення напруги на лінійно наростаючому фронті імпульсу (точки m та m₁ на діаграмі, рис. 2,г) також буде змінювати своє положення. Причому, регулюючи U_оп по вертикалі, точка перевищення m пересувається по горизонталі. Тому цей спосіб отримав назву “вертикального”. Положення точки перевищення m визначає момент запуску модулюючого генератора, тобто визначає фазу керуючого імпульсу. Так як лінійно наростаючий фронт співпадає з напівперіодом мережі живлення, то фаза керуючого імпульсу, або кут α, буде змінюватися в межах. Принципова схема досліджуваного пристрою зображена на рис. 3. В якості ГЛНН використовується транзистор VT1 та резисторно-ємнісний ланцюжок R₂C₂. Компаратор виготовлений на основі мікросхеми К554 САЗ, а модулюючий генератор на мікросхемі К561 ЛА7. Формувач імпульсів включає транзистор VT2 та імпульсний трансформатор ІТ.

Рисунок 2.

Рисунок 3.