Фазовый регулятор мощности на IGBT приборах

(51) 03 3/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к устройствам импульсной техники. Фазовый регулятор мощности наприборах,содержащий резисторы,конденсаторы,полупроводниковые диоды, микросхему, полевой транзистор, диодный мостик, отличающийся тем,что он снабжен биполярным транзистором,одновибратором иприбором, соединенных соответствующим образом. Применение осуществленного устройства позволяет экономить энергетические ресурсы и регулировать прикладываемую к нагрузке мощность от единиц ватт до сотен киловатт с высокой точностью.(76) Ашимов Ундасын Байкенович Кашевкин Александр Александрович Квитка Василий Николаевич Кошеков Кайрат Темирбаевич Латыпов Сергей Ильдусович Набиев Наби Козыевич(56) Калачев Д.Е. Фазовый регулятор мощности на ключевом полевом транзисторе. Журнал Радиоконструктор 03/2010(54) ФАЗОВЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НАПРИБОРАХ Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для фазового регулирования мощности, выделяемой в нагрузке, от единиц ватт до десятков киловатт. Известно устройство(Журнал Радиоконструктор 03/2010. Фазовый регулятор мощности на ключевом полевом транзисторе,Калачев Д.Е.),в котором использованы маломощные радиоэлементы,формирующие запускающий импульс выходных транзисторов недостаточной мощности, вследствие этого в выходном каскаде могут использовать полевые транзисторы только ограниченной мощности. Недостаточная мощность запускающих импульсов ограничивает использование в этом устройстве мощных полевых транзисторов,а также,обладающих мощными переключательными характеристикамиприборов, т.е. сужается область его применения. Настоятельная необходимость внедрения энергосберегающих технологий призывает человека заниматься поиском и внедрением приборов и механизмов,позволяющих осуществлять энергосберегающие технологии потребления электроэнергии главного источника жизнедеятельности общества. В этом плане широкое использование регуляторов потребляемой нагрузкой мощности поможет устанавливать необходимые режимы работы и функционирования механизмов и приборов, что будет- способствовать обеспечению оптимального режима потребления электроэнергии. Известно устройство, принятое авторами за прототип,упомянутое выше,содержащее резисторы, конденсаторы, диоды, микросхему,полевой транзистор, диодный мостик. Недостатком этого устройства является использование маломощных радиоэлементов формирования управляющих сигналов, что суживает диапазон его применения. Это объясняется погребной необходимостью снизить мощность коммутируемой нагрузки от единиц и долей ватт, до максимально допустимого по току значения. Такое устройство способно коммутировать маломощную нагрузку, но не может мощную, так как используемая микросхема не способна обеспечить мощность управляющего сигнала для включения выходного полевого транзистора другого типа, более мощного илиприбора. Задачей изобретения является разработка устройства, способного управлятьприборами,которые в свою очередь способны коммутировать нагрузки с потребляемой мощностью от единиц ватт до десятков киловатт. Технический результат достигается тем, что для формирования управляющего сигнала ключевым транзистором используется биполярный транзистор,который вырабатывает короткий импульс из напряжения сети в момент прохода нуля фазы и направляет его на одновибратор. Одновибратор вырабатывает импульс, длительность которого может устанавливаться переменным резистором, а его мощность достаточна, чтобы включатьприбор биполярный транзистор с затвором. 2 приборы способны коммутировать напряжения и токи до 3000 своих значений, т.е. до 9 МВт. Регулировка фазы от 0 до 180 градусов. На фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого фазового регулятора мощности наприборах. Она содержит резисторы 1,2,3,14,15,переменный резистор 8,стабилитрон 5,конденсаторы 6,9,10, микросхему 7, диоды 11,12,13, прибор 16, диодный мостик 17. На фигуре 2 изображены эпюры напряжения на коллекторе транзистора 4, сформированные из напряжения сети, в моменты его падения до нуля,которые поступают на вход одновибратора 7 и запускают его. На фиг. 3 изображены эпюры напряжения на выходе одновибратора 7. Их длительность устанавливается переменным резистором 8. На фиг. 4 изображены эпюры напряжения на выходе выпрямительного моста 17. На фиг. 5 изображены эпюры напряжения на резисторе 15, являющегося нагрузкой этого устройства. Работа фазового регулятора мощности наприборах происходит следующим образом при подаче напряжения промышленной частоты на выпрямительный мостик 17 оно выпрямляется и принимает форму, изображенную на фиг. 4. Это напряжение через ограничительный резистор 14 поступает на транзистор 4, где из него формируются импульсы, которые запускают одновибратор. Одновибратор 7 выполнен на микросхеме 555,имеющей мощный выход, обеспечивающий запуск любогоприбора. Напряжение питания микросхемы 7 формируется и накапливается на электролитическом конденсаторе 10. Ограничение напряжения для транзистора 4 и микросхемы 7 выполнено на стабилитроне 5. Заштрихованная часть полуволны на фиг. 5 поясняет принцип регулировки протекания тока через нагрузку. Начало прогекания тока по нагрузке определено нулем фазы полуволны, а его окончание длительностью импульса,сформированного одновибратором. Длительность этого импульса устанавливается резистором 8 и лежит в пределах длительности полуволны. Она для сетевого промышленного напряжения 50 Гц составляет 10 миллисекунд, что эквивалентно 180 градусам. Таким образом, меняя величину резистора 8, мы устанавливаем фазу выключенияприбора, т.е. отключаем ток по нагрузке, а заштрихованная часть полуволны напряжения (фиг. 5), т.е. ее площадь,показывает характер изменения мощности на нагрузке. Предлагаемый фазовый регулятор был протестирован программой 7 . Результаты проверки полностью подтвердили работоспособность устройства с самыми мощнымиприборами с нагрузками 10 О и напряжении питания этого устройства 220 В. Изготовленный макетный образец также подтвердил работоспособность фазового регулятора и возможность регулировки мощности на нагрузке,выраженную через падение напряжение на ней, от единиц вольта до амплитуды питающего напряжения. транзистор, диодный мостик, отличающийся тем,что он снабжен биполярным транзистором,одновибратором иприбором, соединенных соответствующим образом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Фазовый регулятор мощности наприборах,содержащий резисторы,конденсаторы,полупроводниковые диоды, микросхему, полевой