專利名稱：超高壓球形短弧氙燈整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
超高壓球形短弧氙燈整流器屬于變流設(shè)備。
現(xiàn)有用于電影放映中的超高壓球形短弧氙燈整流器基本上是磁性器件整流器，該類整流器存在以下缺點(diǎn)和不足。由于磁性器件慣性大，至使點(diǎn)燃氙燈時(shí)瞬時(shí)沖擊電流大，使氙燈的使用壽命降低。對電網(wǎng)電壓變化的抗干擾能力弱，再由于該類整流器控制特性的非線性，使整流器的穩(wěn)流精度低。磁性器件本身能耗大，整機(jī)效率低、功率因數(shù)不高。體積、重量都大，成本也高。
本實(shí)用新型提供一種用晶閘管相控整流代替磁性器件整流器中起調(diào)流作用的磁性器件和起整流作用的二極管，并為實(shí)現(xiàn)氙燈的使用壽命延長，穩(wěn)流精度高，抗干擾能力強(qiáng)，能耗低而設(shè)計(jì)了一種超高壓球形短弧氙燈新型整流器。
本實(shí)用新型由降壓調(diào)流整流電路1、濾波電路2、輔助電源3、控制電路電源4、控制電路5組成。降壓調(diào)流整流電路1和濾波電路2串聯(lián)組成主電路，在降壓調(diào)流整流電路1中還取得一組電壓形成輔助電源3，得到一空載電壓并聯(lián)在主電路的輸出端OUT處，用以初始點(diǎn)燃氙燈之用?？刂齐娐冯娫?供給控制電路5高穩(wěn)定的工作電壓?？刂齐娐?從降壓調(diào)流整流電路1的輸出取得電壓反饋信號，經(jīng)處理后再控制降壓調(diào)流整流電路1，形成電壓負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)。又從濾波電路2的輸出取得電流反饋信號，經(jīng)處理后也控制降壓調(diào)流整流電路1，形成電流負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)，即整流器是一個(gè)，由電壓內(nèi)環(huán)和電流外環(huán)組成的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。控制電路5取得的電流反饋信號還控制濾波電路2中的電容器，同時(shí)又控制輔助電源3的接入和切除，以及形成電流截止環(huán)。
降壓調(diào)流整流電路1由降壓變壓器TM晶閘管VT1～VT6、平衡電抗器LB、電阻R1、R2組成。電網(wǎng)輸入IN給降壓變壓器TM的一次繞組，降壓變壓器TM的一次繞阻為三角形連接，二次繞組接成雙反星形，兩星形的中性點(diǎn)直接連接成直流電路負(fù)極。兩組晶閘管VT1、VT3、VT5和VT4、VT6、VT2分別共陰極連接，再通過平衡電抗器LB連接，從LB的中點(diǎn)引出形成直流電路的正極Ud。在直流電路的正、負(fù)極間并聯(lián)著由電阻R1、R2串聯(lián)形成的電壓取樣電路，電壓反饋信號Uf取自R1與R2之間。晶閘管觸發(fā)電路的同步信號SYN直接連在降壓變壓器TM的二次相電壓上。這樣連接，保證了電網(wǎng)輸入的相序無論怎樣接入整流器，都不影響觸發(fā)脈沖與電網(wǎng)的同步。
濾波電路2由平波電抗器LF，電容C1，輔助電源3中的接觸器KM1的一組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)KM11，電阻R3、R4，三相半整流二極管VD1、VD2、VD3，分流器RS，降壓調(diào)流整流電路1中變壓器的二次繞阻TM′組成，平波電抗器LF串聯(lián)在直流電路正極Vd和整流器的輸出OUT的正極之間，電容C1由轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)KM11控制可成預(yù)充電和濾波工作狀態(tài)，在整流器空載狀態(tài)時(shí)，電容C1由TM′、三相半波整流二極管VD1、VD2、VD3，電阻R3串聯(lián)組成預(yù)充電結(jié)構(gòu)，R4并聯(lián)在C1兩端起限幅作用。點(diǎn)燃氙燈之后，由轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)KM11將C1接到OUT的正極上，此時(shí)由平波電抗器LF、C1組成濾波電路。RS串聯(lián)在OUT的負(fù)極和直流電路的負(fù)極之間。
輔助電源3由降壓調(diào)流整流電路1中降壓變壓器的二次繞組TM″和設(shè)置于同一變壓器上的另一三相繞組AUX，三相半波整流二極管VD5、VD4、VD6，接觸器KM1、控制電路5中的繼電器K1的接點(diǎn)K11，電阻R5組成，TM″、AUX、VD4、VD5、VD6分別對應(yīng)串聯(lián)連接，KM1和K11控制輔助電源的接入和斷開。R5串聯(lián)在KM11和直流電路正極之間，調(diào)整R5限制輔助電源輸出電流的大小，以保證氙燈穩(wěn)定工作在其伏安特性的正阻特性段上，這樣也就限制了氙燈點(diǎn)燃時(shí)的瞬時(shí)沖擊電流。
控制電路電源4由變壓器TC、橋式整流器VC，濾波電容C2、C3，集成穩(wěn)壓器N1、N2、N3、N4組成，由集成穩(wěn)壓器N1、N2串聯(lián)組成正電源＋V，集成穩(wěn)壓器N3、N4串聯(lián)組成負(fù)電源－V，正負(fù)電源共有一個(gè)等電位點(diǎn)。此種結(jié)構(gòu)給控制電路提供一個(gè)電壓調(diào)整率高，高穩(wěn)定的工作電壓，使整流器的穩(wěn)流精度大大提高。
控制電路5由電壓環(huán)、電流環(huán)、α0限制電路、給定控制電路、控制輔助電源電路、電流截止環(huán)組成。
電壓環(huán)由集成運(yùn)放N5、電容C4，電阻R6、R7、R8，晶閘管集成觸發(fā)電路N6，降壓調(diào)流整流電路1中的電壓反饋信號Vf組成。Uf與由集成運(yùn)放N7輸出的電壓給定信號UgU比較，形成電壓負(fù)反饋環(huán)。由N5、C4、R6組成積分調(diào)節(jié)器UT。
電流環(huán)由電位器RP1，電容C5、C6、C7，電阻R9、R10、R11、R12，電壓環(huán)，濾波電路2，氙燈Xe，電阻R13、R14，電容C8，集成運(yùn)放N7、N8組成。由濾波電路2得到的電流反饋信號If，經(jīng)運(yùn)放N8比例放大后的信號Ufi與電位器RP1的電流給定信號Ugi經(jīng)由電阻R9、R10、電容C6組成的給定濾波電路濾波后相比較，形成電流負(fù)反饋環(huán)。N7、R9、R10、R12、C7組成比例積分調(diào)節(jié)器IT，由R13、R14、C8、N8組成電流放大器；由此看出，整個(gè)整流器是一個(gè)由電壓內(nèi)環(huán)和電流外環(huán)組成的電壓、電流雙閉環(huán)串聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。從動態(tài)抗干擾性看，設(shè)置了電壓環(huán)以后，電網(wǎng)電壓的擾動被包圍在電壓環(huán)里面，可以及時(shí)地通過電壓反饋得到調(diào)節(jié)，而不必等到它影響了電流之后才有所反應(yīng)。這樣，由電網(wǎng)電壓變化所引起的直流電流的變化就比單環(huán)系統(tǒng)小的多了。穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于電容C4、C7分別使積分調(diào)節(jié)器UT和電流調(diào)節(jié)器IT處于開環(huán)工作狀態(tài)，使運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，因而使整流器的穩(wěn)態(tài)放大倍數(shù)很大，從而使整流器的穩(wěn)態(tài)誤差小，即整流器的穩(wěn)流精度很高。
限制電路由負(fù)電源－V、電位器RP2、二極管VD7、集成運(yùn)放N5組成；當(dāng)運(yùn)放N5的輸出正電壓超過某一限定值時(shí)，電位器RP2的中點(diǎn)通過二極管VD7反饋鉗位，限制運(yùn)放N5的輸出電壓再升高，以防止UK信號過高造成晶閘管觸發(fā)脈沖過分前移，引起晶閘管整流電路的失控。
給定控制電路由電容C5，集成運(yùn)放N9，電阻R15～R19，二極管VD8、VD9，電容C9，三極管VT7，繼電器K1，電位器RP3組成。電容C5并聯(lián)在電位器RP1上，利用電容C5的充電過渡過程使給定信號Ugi緩慢變化，使主電源隨之緩慢輸出，以防止突加給定信號Ugi時(shí)造成整流器的超調(diào)引起的瞬時(shí)沖擊電流。主電路應(yīng)在輔助電源將氙燈點(diǎn)燃后再輸出電壓對氙燈供電，即主電源須延時(shí)啟動，以保證氙燈穩(wěn)定工作在其正阻特性段上，同時(shí)還防止由于同步信號SYN在整流器開機(jī)后才輸入到晶閘管觸發(fā)電路N6，排除了觸發(fā)電路的不穩(wěn)定狀態(tài)。這段時(shí)間的延遲是利用運(yùn)算放大器N9組成的單向積分電路完成的。整流器空載時(shí)，由于輔助電源電壓較高，電壓反饋信號Uf亦較高，運(yùn)算放大器N9的輸入信號由電位器RP2的控制信號UGK與電壓反饋信號Uf比較，此時(shí)UGK＋Uf＞0，三極管VT7處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器K2的常閉觸點(diǎn)K21將電容C6短路，電位器RP1的給定信號Ugi加不到電流調(diào)節(jié)器IT上，主電路處于封鎖狀態(tài)。輔助電源將氙燈點(diǎn)燃后UGK＋Uf＜0，運(yùn)算放大器N9開始正向緩慢輸出，經(jīng)三極管VT7功率放大后推動繼電器K2，將其并聯(lián)于電容C6兩端的常閉觸點(diǎn)K21斷開，給定信號Ugi開始作用于電流調(diào)節(jié)器IT，使主電源開始工作。二極管VD9、電阻R16構(gòu)成集集成運(yùn)放N9的正反饋支路，以防止繼電器K2誤動作。
控制輔助電源電路由集成運(yùn)放N10、電阻R20～R23、電位器RP4、繼電器K1組成。來自于電流反饋的放大信號Ufk在運(yùn)放N10的反相端進(jìn)行比較。當(dāng)氙燈直流電流大于輔助電源產(chǎn)生的電流時(shí)，即主電路已經(jīng)供電時(shí)，Ufk＋Ufi＜0，運(yùn)放N10輸出正信號，經(jīng)三極管VT8放大后推動繼電器K1，使輔助電源停止供電，濾波電路2中的電容C1參與濾波。二極管VD10、電阻R21串聯(lián)構(gòu)成運(yùn)放N10的正反饋支路，以防止整流器在電流截止裝態(tài)時(shí)輔助電源重新工作造成輔助電源過載。
電流截止環(huán)由集成運(yùn)放N11、電阻R24～R28、二極管VD11～VD13、三極管VT9、電位器RP5組成。來自于電流反饋的放大信號Ufi與電位器RP4上的控制信號UIB在運(yùn)放N11的反相端進(jìn)行比較。當(dāng)UIB＋Ufi＜0，運(yùn)放N11輸出正電壓，三極管VT9飽和導(dǎo)通，使UK趨于零。即控制晶閘管觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖迅速后移至脈沖封鎖狀態(tài)，以達(dá)到封鎖主電源輸出，防止氙燈過流爆炸。在三極管VT9的集電極還接有由發(fā)光二極管VD12、限流電阻R28組成的光顯示電路。二極管VD11、電阻R25構(gòu)成運(yùn)放N11的正反饋支路，以保證電流可靠截止。
本方案又可作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。
本實(shí)用新型的積極效果用晶閘管一種可控元件實(shí)現(xiàn)相控整流，代替了磁性器件整流器中起調(diào)流作用的磁性器件和起整流作用的二極管，使本實(shí)用新型具有能耗低，功率因數(shù)高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)流精度高，體積小，重量輕，成本低的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是使氙燈的使用壽明延長。


圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為降壓調(diào)流整流電路1的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為濾波電路2的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4為輔助電源3的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為控制電路電源4的電路結(jié)構(gòu)圖；圖6為控制電路5的電路結(jié)構(gòu)圖。
權(quán)利要求1.超高壓球形短弧氙燈整流器屬于變流設(shè)備，它由降壓調(diào)流整流電路1、濾波電路2、輔助電源3、控制電路電源4、控制電路5組成，其特征在于降壓調(diào)流整流電路1和濾波電路2串聯(lián)組成主電路，在降壓調(diào)流整流電路1中還取得一組電壓形成輔助電源3，得到一空載電壓并聯(lián)在主電路輸出端OUT處，控制電路電源4供給控制電路5，控制電路5從降壓調(diào)流整流電路1的輸出取得電壓反饋信號，經(jīng)控制電路5再控制降壓調(diào)流整流電路1，形成電壓負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)，從濾波電路2的輸出取得電流反饋信號，經(jīng)控制電路5后還控制降壓調(diào)流整流電路1，形成電流負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)，即整流器具有一個(gè)電壓內(nèi)環(huán)和電流外環(huán)組成的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制電路5從濾波電路2取得的電流反饋信號還控制濾波電路2中的電容器，同時(shí)又控制輔助電源3的接入和切除，并且a降壓調(diào)流整流電路1由降壓變壓器TM，晶閘管VT1～VT6，平衡電抗器LB，電阻R1、R2組成，電網(wǎng)輸入IN給降壓變壓器TM的一次繞組，降壓變壓器TM的一次繞阻為三角形連接，二次繞阻接成雙反星形，兩星形的中性點(diǎn)聯(lián)接形成直流電路的負(fù)極。兩組晶閘管VT1、VT3、VT5和VT4、VT6、VT2分別共陰極連接，再通過平衡電抗器LB連接，從LB的中點(diǎn)引出形成直流電路的正極Ud，在直流電路的正、負(fù)極間并聯(lián)著由電阻R1、R2串聯(lián)組成的電壓取樣電路，電壓反饋信號Uf取自R1與R2之間，晶閘管觸發(fā)電路的同步信號SYN直接連在降壓變壓器TM的二次相電壓上；b濾波電路2由平波電抗器LF，電容C1，接觸器KM1的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)KM11，電阻R3、R4，三相半波整流二極管VD1、VD2、VD3，分流電阻RS，變壓器的二次繞阻TM′組成，LF串聯(lián)在直流電路正極Ud和OUT之間，由TM′、二極管VD1、VD2、VD3、R3、C1串聯(lián)組成預(yù)充電結(jié)構(gòu)，R4并聯(lián)在C1兩端，由KM11控制C1還可成濾波結(jié)構(gòu)，濾波結(jié)構(gòu)由LF、C1組成，RS串聯(lián)在OUT的負(fù)極和直流電路的負(fù)極之間；c輔助電源3由TM″、AUX三相半波整流二極管VD5、VD4、VD6，接觸器KM1、KM11、R5組成，TM″、AUX、VD4、VD5、VD6分別對應(yīng)串聯(lián)連接，R5串聯(lián)在KM11和直流電路正極之間；D控制電路電源4由變壓器TC，橋式整流器VC，電容C2、C3，集成穩(wěn)壓器N1、N2、N3、N4組成，N1、N2串聯(lián)組成正電源+V，集成穩(wěn)壓器N3、N4串聯(lián)組成負(fù)電源-V，正負(fù)電源共有一個(gè)等電位點(diǎn)；E控制電路5由電壓環(huán)、電流環(huán)、α0限制電路、給定控制電路、控制輔助電源電路、電流截止環(huán)組成；電壓環(huán)由集成運(yùn)放N5，電容C4，電阻R6、R7、R8，晶閘管集成觸發(fā)電路N6，電壓反饋信號U4組成，由N5、C4、R6組成積分調(diào)節(jié)器UT；電流環(huán)由電位器RP1，電容C5、C6、C7，電阻R9、R10、R11、R12，電壓環(huán)，濾波電路2，氙燈Xe，電阻R13、R14，電容C8，集成運(yùn)放N7、N8組成。由R9、R10、R12、C7、N7組成比例積分調(diào)節(jié)器，由R13、R14、C8、N8組成電流放大器；α0限制電路由負(fù)電源-V、電位器RP2、二極管VD7、集成運(yùn)放N5組成；給定控制電路由電容C5，集成運(yùn)放N9、電阻R15～R19，二極管VD8、VD9，電容C9，三極管VT7，繼電器K1，電位器RP3組成，C5并聯(lián)在RP1上，控制輔電源電路由集成運(yùn)放N10、電阻R20～R23、電位器RP4、繼電器K1組成，二極管VD10、電阻R21串聯(lián)構(gòu)成運(yùn)放N10的正反饋織路；電流截止環(huán)由集成運(yùn)放N11、電阻R24～R28，二極管VD11～VD13、三極管VT9、電位器RP5組成，在VT9的集電極還串接有VD12、R28組成的光顯示電路，由VD11、R25串聯(lián)構(gòu)成運(yùn)放N11的正負(fù)反饋支路。
專利摘要超高壓球形短弧氙燈整流器屬于變流設(shè)備，現(xiàn)有用于電影放映中氙燈的整流器基本上是磁性器件整流器，存在氙燈的使用壽命低，抗干擾能力弱，能耗大等缺點(diǎn)。本實(shí)用新型用晶閘管相控整流代替了磁性器件整流器中起調(diào)流作用的磁性器件和起整流作用的二極管，設(shè)計(jì)了電壓內(nèi)環(huán)和電流外環(huán)組成的電壓、電流雙閉環(huán)串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。具備了能耗低、功率因數(shù)高、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)流精度高、使氙燈的使用壽命延長的特點(diǎn)。
文檔編號H05B41/16GK2094173SQ9120840
公開日1992年1月22日 申請日期1991年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月16日
發(fā)明者張瑞松 申請人:黑龍江電影機(jī)械廠