УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к области преобразовательной техники и автоматизированного электропривода.
Известны устройства импульсного управления тиристорными преобразователями и электроприводами на их основе [1]. Указанные устройства содержат фазосмещающие узлы, генераторы импульсов, импульсные трансформаторы и согласующие элементы на входах и выходах последних, выходы импульсных трансформаторов подключаются к приемникам, например, к управляющим цепям тиристоров. Прямоугольные (или другой формы) импульсы, вырабатываемые генератором, через проводную линию поступают на вход импульсного трансформатора и через него на управляющую цепь тиристора.
Недостатком известного устройства по [1] является низкая помехоустойчивость, обусловленная отсутствием эффективных устройств подавления помех в проводной линии. Обычно для снижения уровня помех в таких системах рекомендуется применять скрученные экранированные провода и подключение общей точки устройства и экрана проводов к контуру заземления непосредственно или через разделительный конденсатор. В более сложных системах для улучшения помехозащищенности применяют кодирующие устройства.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является решение по [2].
В прототипе (фиг.1) генератор импульсов 1 соединен проводной линией 2 с приемником импульсов 3. Последний содержит импульсный трансформатор 4 с цепью размагничивания 5 на входе. На выходе трансформатора установлены диод 6 и балластный резистор 7, через которые передаваемый импульсный сигнал поступает на управляющий вход тиристора 8, входящего в состав силового преобразователя. Импульсы управления подаются с определенной фазой и определяют угол отпирания тиристоров, и, следовательно, выходное напряжение преобразователя. Цепь размагничивания выполнена в виде последовательного соединения диода 9 и стабилитрона 10. Размагничивание трансформатора 4 происходит в интервале между импульсами.
Недостатком прототипа является относительно низкая помехоустойчивость, а следовательно, и надежность, особенно в случае значительной длины проводной линии, что характерно для мощных и высоковольтных преобразователей, имеющих большие габариты и поэтому длинные проводные линии, передающие импульсный сигнал от системы управления в силовую часть преобразователя.
Импульсы помех, наводимые в длинной проводной линии, протекают во входную цепь импульсного трансформатора 4, а с его выходной обмотки в управляющую цепь тиристора 8 и, тем самым, нарушают нормальную работу
преобразователя. Для повышения помехозащищенности используется скрутка проводов и их экранирование как в прототипе.
Технический результат - повышение помехоустойчивости и надежности устройства импульсного управления преобразователем.
Технический результат достигается тем, что в устройстве импульсного управления преобразователем, содержащем генератор импульсных сигналов, соединенный проводной линией с приемником сигналов, между генератором и приемником сигналов подключен блок активного подавления помех, содержащий последовательно соединенные ключ и датчик тока генератора, при этом выход датчика тока соединен с входом ключа, а ключ подсоединен параллельно входу проводной линии. Кроме того, для обеспечения эффективной работы устройства с приемником трансформаторного типа, последовательно с ключом включен диод.
Отличительной особенностью полезной модели является то, что повышение помехоустойчивости и надежности достигается за счет введения блока активного подавления помех, включенного между выходом генератора и входом приемника. Блок активного подавления помех обеспечивает закорачивание входа в паузах между импульсами управления, поступающими с генератора. Поэтому импульсы помех не проникают во входную цепь приемника и, соответственно, на тиристоры преобразователя. Тем самым обеспечивается существенное снижение помех на входе приемника. Кроме того, в случае приемника сигналов трансформаторного
типа последовательно с ключом устанавливается диод, обеспечивающий эффективную работу цепи размагничивания импульсного трансформатора.
На фиг.2, 3 приведены схемы заявляемого устройства импульсного управления преобразователем, где приняты следующие обозначения:
1 - генератор импульсов, например, источник однополярных прямоугольных импульсов тока;
2 - проводная линия;
3 - приемник импульсных сигналов;
4 - блок активного подавления помех;
5 - ключ, например, транзистор;
6 - датчик тока генератора, например, резистор, диод и т.д.;
7 - диод.
В предлагаемом устройстве импульсного управления преобразователем, содержащем генератор импульсов 1, проводную линию 2 и приемник сигналов 3, на выходе генератора включен блок активного подавления помех 4, состоящий из последовательно соединенных ключа 5 и датчика тока 6 генератора, при этом выход датчика тока 6 соединен с входом ключа 5, а ключ подключен параллельно входу проводной линии. Кроме того, для обеспечения эффективной работы устройства на приемник с трансформаторным входом последовательно с ключом 5 включен диод 7.
Работа устройства
Вариант 1
В этом варианте, фиг.2, приемник сигналов выполнен с бестрансформаторным входом.
Работает устройство следующим образом.
Генератор импульсов 1 формирует импульсы тока (напряжения), которые через проводную линию 2 подаются на вход приемника 3. В течение формирования выходного импульса блок активного подавления помех 4 находится в нерабочем (заблокированном) состоянии. Ключ 5 надежно закрыт выходным сигналом датчика тока, так как по его измерительной цепи протекает импульс тока генератора. Импульсы помех, наводимые в проводной линии между генератором и приемником, активно подавляются низкоомным сопротивлением генератора и «стекают» в контур заземления, не проникая во входную цепь приемника. В паузе между импульсами выходное сопротивление генератора многократно увеличивается, а блок активного подавления импульсов помех переходит в активное рабочее состояние. Ключ 5 открывается, так как в цепи датчика тока отсутствует протекание импульса тока. Импульсы помех, наводимые в проводной линии между генератором и приемником, активно подавляются низкоомным сопротивлением вышеуказанного ключа и «стекают» в контур заземления, в результате чего значительно снижается уровень помех на входе приемника в паузе между импульсами генератора по сравнению с известными
устройствами управления. Таким образом, существенно повышается помехоустойчивость и надежность устройства импульсного управления преобразователем.
Вариант 2
В этом варианте, фиг.3, приемник импульсных сигналов 3 выполнен на базе трансформатора во входной цепи аналогично тому, как это показано на фиг.1 (элементы 4...7, 9, 10).
Работает устройство аналогично варианту 1. Но появляется особенность, связанная с необходимостью размагничивания сердечника трансформатора в паузе между импульсами. Процесс размагничивания сердечника трансформатора происходит следующим образом. При размагничивании сердечника трансформатора (см. фиг.1), напряжение на его обмотках изменяет полярность. Напряжение на входной обмотке трансформатора ограничивается по величине стабилитроном, через который протекает размагничивающий ток. Прохождение напряжения с выходной обмотки в цепь нагрузки (управляющую цепь тиристора) блокируется диодом. По окончании процесса размагничивания напряжение на обмотках трансформатора становится равным нулю. Таким образом, обеспечивается эффективная работа трансформатора по прямому назначению: передача качественных импульсов в цепь нагрузки. Шунтирование проводной линии ключом 5 в паузе между импульсами приводит к ухудшению процесса размагничивания трансформатора, так как размагничивающий ток
замыкается в низкоомную цепь ключа 5. Введение диода 7, включенного последовательно с ключом 5, исключает шунтирование входной обмотки трансформатора при размагничивании его сердечника. Ток размагничивания протекает через стабилитрон, как и в прототипе. Таким образом, обеспечивается эффективная работа трансформатора по прямому назначению. При этом импульсы помех, наводимые в проводной линии, активно подавляются низкоомным сопротивлением проводящего ток стабилитрона и «стекают» в контур заземления. По окончании процесса размагничивания напряжение на обмотках трансформатора становится равным нулю. Стабилитрон переходит в непроводящее состояние. Диод 7 переходит в проводящее состояние и совместно с ключом 5 обеспечивает активное подавление помех, наводимых в проводной линии. Таким образом, в паузе между импульсами вход приемника 3 оказывается заблокированным от помех как в интервале размагничивания сердечника трансформатора, так и в оставшуюся часть паузы за счет шунтировки проводной линии и входа приемника. Следовательно, предлагаемое устройство импульсного управления преобразователем повышает помехоустойчивость и надежность.
Источники известности:
[1] Полупроводниковые выпрямители. Под редакцией к.т.н. Ф.И.Ковалева и к.т.н. Г.П.Мостковой. Москва, «Энергия», 1978 г., стр.205-239.
[2] Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ1М. Промышленный каталог 08.41.11-99, УДК 62-83: 621.9.06 (085), ГРНТИ 45.41.33.33, стр.7-12.