Устройство для компенсации пульсаций выпрямленного напряжения

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано для снижения влияния тяговой сети постоянного тока на проводные линии связи и устройства железнодорожной автоматики и телемеханики.
В настоящее время для защиты от опасного влияния на устройства железнодорожной автоматики и телемеханики и мешающего на линии связи приняты однозвенные и двухзвенные сглаживающие фильтры III.
Однако эти устройства в некоторых случаях не обеспечивают необходимой компенсации переменной составляющей, в частности при системе автоблокировки, использующей тональные рельсовые цепи.
Известно устройство для компенсации пульсаций выпрямленного напряжения /2/, в котором для повышения эффективности компенсации пульсаций с помощью параллельной емкости и последовательно подключенного к ней трансформатора выделяется переменная
составляющая выпрямленного напряжения. С помощью фазового корректора, блока сравнения фаз и инвертирующего усилителя получают сигнал идентичный переменной составляющей выпрямленного напряжения, но находящийся в противофазе с ней. За счет наложения этого сигнала на выпрямленное напряжение происходит компенсация переменной составляющей. Указанное устройство является прототипом данного.
Однако в настоящее время это устройство на железных дорогах не получило широкого распространения по следующим причинам:
-использование трансформатора приводит к неизбежным фазовым искажениям между переменной составляющей выпрямленного напряжения и напряжением на трансформаторе, которые вызваны потерями в его обмотках и магнитопроводе;
-применение трансформатора приводит к увеличению массогабаритных размеров фильтра.
Целью предлагаемого устройства является повышение эффективности компенсации пульсаций выпрямленного напряжения.
Принципиальная схема предлагаемого устройства представлена на фигуре.
Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее входной и общий выводы для подключения, соответственно, источника постоянного напряжения и нагрузки, реакторы, включенные
последовательно между входным и выходным выводами, конденсатор, подключенный параллельно нагрузке, дополнено блоком определения среднего значения выпрямленного напряжения каждого кванта 7, блок выделения постоянной составляющей 8, входы которых подключены параллельно конденсатору, сумматором 9, управляемым источником прямоугольных импульсов 10, связанный входом с выходом сумматора, причем неинвертирующий вход сумматора соединен с выходом блока выделения постоянной составляющей напряжения, а инвертирующий вход связан с выходом блока определения среднего значения выпрямленного напряжения на каждом шаге квантования, при этом компенсация происходит на реакторе 5, к которому подключены выводы управляемого источника прямоугольных импульсов 10.
В выпрямленном напряжении содержится постоянная составляющая Ud, переменная составляющая Ud. Пульсации напряжения приводят к возникновению напряжения шума в проводных линиях связи, что нарушает их работоспособность. Кроме этого, наличие гармонических составляющих напряжения обусловливает протекание по рельсам тока, содержащего те же гармоники, что и выпрямленное напряжение. Этот ток вследствие асимметрии рельсовой цепи может вызывать возникновение напряжения помехи Ипом на приемнике сигнала автоблокировки. Величина UnoM зависит от длины, асимметрии и
/Г3//х /
3 проводимости рельсовой цепи блок-участка автоблокировки и изменяется
от 30 до 70 В для гармоники частотой 600 Гц. Применение сглаживающих фильтров несколько снижает значение гармоник, однако недостаточно для нормального режима работы автоблокировки.
Использование активных фильтров при работе мощных преобразователей возможно только при наличии звена, снижающего мощность Ud, так как действующее значение мощности переменной составляющей находится в пределах от 1 до 10 кВ-А. Для её компенсации требовался бы операционный усилитель соответствующей мощности, что при современной элементной базе трудно осуществимо. По этой причине в схеме предусмотрен конденсатор 6 и реактор 4, понижающие мощность переменной составляющей до уровня 40-60 В-А.
Устройство работает следующим образом.
Реактор 4 и конденсатор 6 обеспечивают снижение мощности переменной составляющей до уровня 40-60 В-А. Блок 7 определяет среднее значение выпрямленного напряжения на каждом кванте с заданным шагом дискретизации периода выпрямленного напряжения. Блок 8 выделяет значение постоянной составляющей напряжения, после чего сигналы с выходов блоков 7 и 8 поступают на сумматор 9, который имеет инвертирующий и неинвертирующий входы. Управляемый источник напряжения вырабатывает прямоугольные импульсы длительностью равной шагу квантования, величиной равной значению
4 управляющего сигнала с выхода блока 9. На выходе блока 10 получаем
сигнал, имеющий величину равную среднему значению переменной составляющей выпрямленного напряжения на каждом интервале квантования, но противоположный по значению, который подается на реактор 5. Применение данного устройства предпочтительней по сравнению с прототипом вследствие более полной компенсации переменной составляющей, так как сигнал, генерируемый устройством, находится строго в противофазе с Ud, амплитуда гармоник на выходе блока 10 зависит только от величины шага квантования.
5
Литература, принятая к рассмотрению
1.Бадер М.П. Электромагнитная совместимость. - М: УМК МПС, 2002. - 638 с.
2.Бадер М.П., Семенчук В.П., Просецкий А.П. Устройство для компенсации пульсаций выпрямленного напряжения. Авторское свидетельство 2 1387135, 1987. Проректор по  работе ( - Черемисин