专利名称：超高压球形短弧氙灯整流器的制作方法
技术领域：
超高压球形短弧氙灯整流器属于变流设备。
现有用于电影放映中的超高压球形短弧氙灯整流器基本上是磁性器件整流器，该类整流器存在以下缺点和不足。由于磁性器件惯性大，至使点燃氙灯时瞬时冲击电流大，使氙灯的使用寿命降低。对电网电压变化的抗干扰能力弱，再由于该类整流器控制特性的非线性，使整流器的稳流精度低。磁性器件本身能耗大，整机效率低、功率因数不高。体积、重量都大，成本也高。
本实用新型提供一种用晶闸管相控整流代替磁性器件整流器中起调流作用的磁性器件和起整流作用的二极管，并为实现氙灯的使用寿命延长，稳流精度高，抗干扰能力强，能耗低而设计了一种超高压球形短弧氙灯新型整流器。
本实用新型由降压调流整流电路1、滤波电路2、辅助电源3、控制电路电源4、控制电路5组成。降压调流整流电路1和滤波电路2串联组成主电路，在降压调流整流电路1中还取得一组电压形成辅助电源3，得到一空载电压并联在主电路的输出端OUT处，用以初始点燃氙灯之用。控制电路电源4供给控制电路5高稳定的工作电压。控制电路5从降压调流整流电路1的输出取得电压反馈信号，经处理后再控制降压调流整流电路1，形成电压负反馈调节环。又从滤波电路2的输出取得电流反馈信号，经处理后也控制降压调流整流电路1，形成电流负反馈调节环，即整流器是一个，由电压内环和电流外环组成的双闭环调节系统。控制电路5取得的电流反馈信号还控制滤波电路2中的电容器，同时又控制辅助电源3的接入和切除，以及形成电流截止环。
降压调流整流电路1由降压变压器TM晶闸管VT1～VT6、平衡电抗器LB、电阻R1、R2组成。电网输入IN给降压变压器TM的一次绕组，降压变压器TM的一次绕阻为三角形连接，二次绕组接成双反星形，两星形的中性点直接连接成直流电路负极。两组晶闸管VT1、VT3、VT5和VT4、VT6、VT2分别共阴极连接，再通过平衡电抗器LB连接，从LB的中点引出形成直流电路的正极Ud。在直流电路的正、负极间并联着由电阻R1、R2串联形成的电压取样电路，电压反馈信号Uf取自R1与R2之间。晶闸管触发电路的同步信号SYN直接连在降压变压器TM的二次相电压上。这样连接，保证了电网输入的相序无论怎样接入整流器，都不影响触发脉冲与电网的同步。
滤波电路2由平波电抗器LF，电容C1，辅助电源3中的接触器KM1的一组转换触点KM11，电阻R3、R4，三相半整流二极管VD1、VD2、VD3，分流器RS，降压调流整流电路1中变压器的二次绕阻TM′组成，平波电抗器LF串联在直流电路正极Vd和整流器的输出OUT的正极之间，电容C1由转换触点KM11控制可成预充电和滤波工作状态，在整流器空载状态时，电容C1由TM′、三相半波整流二极管VD1、VD2、VD3，电阻R3串联组成预充电结构，R4并联在C1两端起限幅作用。点燃氙灯之后，由转换触点KM11将C1接到OUT的正极上，此时由平波电抗器LF、C1组成滤波电路。RS串联在OUT的负极和直流电路的负极之间。
辅助电源3由降压调流整流电路1中降压变压器的二次绕组TM″和设置于同一变压器上的另一三相绕组AUX，三相半波整流二极管VD5、VD4、VD6，接触器KM1、控制电路5中的继电器K1的接点K11，电阻R5组成，TM″、AUX、VD4、VD5、VD6分别对应串联连接，KM1和K11控制辅助电源的接入和断开。R5串联在KM11和直流电路正极之间，调整R5限制辅助电源输出电流的大小，以保证氙灯稳定工作在其伏安特性的正阻特性段上，这样也就限制了氙灯点燃时的瞬时冲击电流。
控制电路电源4由变压器TC、桥式整流器VC，滤波电容C2、C3，集成稳压器N1、N2、N3、N4组成，由集成稳压器N1、N2串联组成正电源＋V，集成稳压器N3、N4串联组成负电源－V，正负电源共有一个等电位点。此种结构给控制电路提供一个电压调整率高，高稳定的工作电压，使整流器的稳流精度大大提高。
控制电路5由电压环、电流环、α0限制电路、给定控制电路、控制辅助电源电路、电流截止环组成。
电压环由集成运放N5、电容C4，电阻R6、R7、R8，晶闸管集成触发电路N6，降压调流整流电路1中的电压反馈信号Vf组成。Uf与由集成运放N7输出的电压给定信号UgU比较，形成电压负反馈环。由N5、C4、R6组成积分调节器UT。
电流环由电位器RP1，电容C5、C6、C7，电阻R9、R10、R11、R12，电压环，滤波电路2，氙灯Xe，电阻R13、R14，电容C8，集成运放N7、N8组成。由滤波电路2得到的电流反馈信号If，经运放N8比例放大后的信号Ufi与电位器RP1的电流给定信号Ugi经由电阻R9、R10、电容C6组成的给定滤波电路滤波后相比较，形成电流负反馈环。N7、R9、R10、R12、C7组成比例积分调节器IT，由R13、R14、C8、N8组成电流放大器；由此看出，整个整流器是一个由电压内环和电流外环组成的电压、电流双闭环串联调节系统。从动态抗干扰性看，设置了电压环以后，电网电压的扰动被包围在电压环里面，可以及时地通过电压反馈得到调节，而不必等到它影响了电流之后才有所反应。这样，由电网电压变化所引起的直流电流的变化就比单环系统小的多了。稳态时，由于电容C4、C7分别使积分调节器UT和电流调节器IT处于开环工作状态，使运放的开环放大倍数很大，因而使整流器的稳态放大倍数很大，从而使整流器的稳态误差小，即整流器的稳流精度很高。
限制电路由负电源－V、电位器RP2、二极管VD7、集成运放N5组成；当运放N5的输出正电压超过某一限定值时，电位器RP2的中点通过二极管VD7反馈钳位，限制运放N5的输出电压再升高，以防止UK信号过高造成晶闸管触发脉冲过分前移，引起晶闸管整流电路的失控。
给定控制电路由电容C5，集成运放N9，电阻R15～R19，二极管VD8、VD9，电容C9，三极管VT7，继电器K1，电位器RP3组成。电容C5并联在电位器RP1上，利用电容C5的充电过渡过程使给定信号Ugi缓慢变化，使主电源随之缓慢输出，以防止突加给定信号Ugi时造成整流器的超调引起的瞬时冲击电流。主电路应在辅助电源将氙灯点燃后再输出电压对氙灯供电，即主电源须延时启动，以保证氙灯稳定工作在其正阻特性段上，同时还防止由于同步信号SYN在整流器开机后才输入到晶闸管触发电路N6，排除了触发电路的不稳定状态。这段时间的延迟是利用运算放大器N9组成的单向积分电路完成的。整流器空载时，由于辅助电源电压较高，电压反馈信号Uf亦较高，运算放大器N9的输入信号由电位器RP2的控制信号UGK与电压反馈信号Uf比较，此时UGK＋Uf＞0，三极管VT7处于截止状态，继电器K2的常闭触点K21将电容C6短路，电位器RP1的给定信号Ugi加不到电流调节器IT上，主电路处于封锁状态。辅助电源将氙灯点燃后UGK＋Uf＜0，运算放大器N9开始正向缓慢输出，经三极管VT7功率放大后推动继电器K2，将其并联于电容C6两端的常闭触点K21断开，给定信号Ugi开始作用于电流调节器IT，使主电源开始工作。二极管VD9、电阻R16构成集集成运放N9的正反馈支路，以防止继电器K2误动作。
控制辅助电源电路由集成运放N10、电阻R20～R23、电位器RP4、继电器K1组成。来自于电流反馈的放大信号Ufk在运放N10的反相端进行比较。当氙灯直流电流大于辅助电源产生的电流时，即主电路已经供电时，Ufk＋Ufi＜0，运放N10输出正信号，经三极管VT8放大后推动继电器K1，使辅助电源停止供电，滤波电路2中的电容C1参与滤波。二极管VD10、电阻R21串联构成运放N10的正反馈支路，以防止整流器在电流截止装态时辅助电源重新工作造成辅助电源过载。
电流截止环由集成运放N11、电阻R24～R28、二极管VD11～VD13、三极管VT9、电位器RP5组成。来自于电流反馈的放大信号Ufi与电位器RP4上的控制信号UIB在运放N11的反相端进行比较。当UIB＋Ufi＜0，运放N11输出正电压，三极管VT9饱和导通，使UK趋于零。即控制晶闸管触发电路的触发脉冲迅速后移至脉冲封锁状态，以达到封锁主电源输出，防止氙灯过流爆炸。在三极管VT9的集电极还接有由发光二极管VD12、限流电阻R28组成的光显示电路。二极管VD11、电阻R25构成运放N11的正反馈支路，以保证电流可靠截止。
本方案又可作为本实用新型的一个实施例。
本实用新型的积极效果用晶闸管一种可控元件实现相控整流，代替了磁性器件整流器中起调流作用的磁性器件和起整流作用的二极管，使本实用新型具有能耗低，功率因数高，抗干扰能力强，稳流精度高，体积小，重量轻，成本低的优点，更重要的是使氙灯的使用寿明延长。
图1为本实用新型整体结构方框图；图2为降压调流整流电路1的电路结构图；图3为滤波电路2的电路结构图；图4为辅助电源3的电路结构图；图5为控制电路电源4的电路结构图；图6为控制电路5的电路结构图。
权利要求1.超高压球形短弧氙灯整流器属于变流设备，它由降压调流整流电路1、滤波电路2、辅助电源3、控制电路电源4、控制电路5组成，其特征在于降压调流整流电路1和滤波电路2串联组成主电路，在降压调流整流电路1中还取得一组电压形成辅助电源3，得到一空载电压并联在主电路输出端OUT处，控制电路电源4供给控制电路5，控制电路5从降压调流整流电路1的输出取得电压反馈信号，经控制电路5再控制降压调流整流电路1，形成电压负反馈调节环，从滤波电路2的输出取得电流反馈信号，经控制电路5后还控制降压调流整流电路1，形成电流负反馈调节环，即整流器具有一个电压内环和电流外环组成的双闭环调节系统，控制电路5从滤波电路2取得的电流反馈信号还控制滤波电路2中的电容器，同时又控制辅助电源3的接入和切除，并且a降压调流整流电路1由降压变压器TM，晶闸管VT1～VT6，平衡电抗器LB，电阻R1、R2组成，电网输入IN给降压变压器TM的一次绕组，降压变压器TM的一次绕阻为三角形连接，二次绕阻接成双反星形，两星形的中性点联接形成直流电路的负极。两组晶闸管VT1、VT3、VT5和VT4、VT6、VT2分别共阴极连接，再通过平衡电抗器LB连接，从LB的中点引出形成直流电路的正极Ud，在直流电路的正、负极间并联着由电阻R1、R2串联组成的电压取样电路，电压反馈信号Uf取自R1与R2之间，晶闸管触发电路的同步信号SYN直接连在降压变压器TM的二次相电压上；b滤波电路2由平波电抗器LF，电容C1，接触器KM1的转换触点KM11，电阻R3、R4，三相半波整流二极管VD1、VD2、VD3，分流电阻RS，变压器的二次绕阻TM′组成，LF串联在直流电路正极Ud和OUT之间，由TM′、二极管VD1、VD2、VD3、R3、C1串联组成预充电结构，R4并联在C1两端，由KM11控制C1还可成滤波结构，滤波结构由LF、C1组成，RS串联在OUT的负极和直流电路的负极之间；c辅助电源3由TM″、AUX三相半波整流二极管VD5、VD4、VD6，接触器KM1、KM11、R5组成，TM″、AUX、VD4、VD5、VD6分别对应串联连接，R5串联在KM11和直流电路正极之间；D控制电路电源4由变压器TC，桥式整流器VC，电容C2、C3，集成稳压器N1、N2、N3、N4组成，N1、N2串联组成正电源+V，集成稳压器N3、N4串联组成负电源-V，正负电源共有一个等电位点；E控制电路5由电压环、电流环、α0限制电路、给定控制电路、控制辅助电源电路、电流截止环组成；电压环由集成运放N5，电容C4，电阻R6、R7、R8，晶闸管集成触发电路N6，电压反馈信号U4组成，由N5、C4、R6组成积分调节器UT；电流环由电位器RP1，电容C5、C6、C7，电阻R9、R10、R11、R12，电压环，滤波电路2，氙灯Xe，电阻R13、R14，电容C8，集成运放N7、N8组成。由R9、R10、R12、C7、N7组成比例积分调节器，由R13、R14、C8、N8组成电流放大器；α0限制电路由负电源-V、电位器RP2、二极管VD7、集成运放N5组成；给定控制电路由电容C5，集成运放N9、电阻R15～R19，二极管VD8、VD9，电容C9，三极管VT7，继电器K1，电位器RP3组成，C5并联在RP1上，控制辅电源电路由集成运放N10、电阻R20～R23、电位器RP4、继电器K1组成，二极管VD10、电阻R21串联构成运放N10的正反馈织路；电流截止环由集成运放N11、电阻R24～R28，二极管VD11～VD13、三极管VT9、电位器RP5组成，在VT9的集电极还串接有VD12、R28组成的光显示电路，由VD11、R25串联构成运放N11的正负反馈支路。
专利摘要超高压球形短弧氙灯整流器属于变流设备，现有用于电影放映中氙灯的整流器基本上是磁性器件整流器，存在氙灯的使用寿命低，抗干扰能力弱，能耗大等缺点。本实用新型用晶闸管相控整流代替了磁性器件整流器中起调流作用的磁性器件和起整流作用的二极管，设计了电压内环和电流外环组成的电压、电流双闭环串级调节系统。具备了能耗低、功率因数高、抗干扰能力强、稳流精度高、使氙灯的使用寿命延长的特点。
文档编号H05B41/16GK2094173SQ9120840
公开日1992年1月22日 申请日期1991年5月16日 优先权日1991年5月16日
发明者张瑞松 申请人:黑龙江电影机械厂