Высоковольтный оптоэлектронный ключ

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК

3(5ИНО К1 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ (21) 3326993/18-21 (22) 27.07.81 (46) 15.05.83. Бюл. И 18 (72) 6.Д. Михайлов и Л.Л. Балыбердин (71) Научно-исследовательский институт постоянного тока (53) 621.382(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 462563» кл. Н 03 К 17/18, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР. по заявке. У 2910493 кл. Н 03 К 17/78, 1980 (прототип). (54)(57) ВИСОКОВОЛЬТНЦД ОЛТОЭЛЕКТРОН

НЙИ КДОЦ, содержаций импульсный лазер, вход электропитания которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения, а выход оптически связан с. входами последовательно соединенных фототиристоров, выходные шины которых подключены к входу датчика напряже„,Я0„, 1018248 A ния отличающийся тем что, с целью повыеения надежности, между выходом датчика напряжения и входом управления регулируемого источ- ника напряжения включена цепь нели) нейной обратной связи. которая содер-. жит светодиод. дополнительный Фототиристор» тиристор, высокочастотный генератор, резистор и амплитудный детектор, при этом тиристор, высокочастотный генератор и резистор включены последовательно и соединены с

8xoäîì амплитудного детектора и с дополнительным Фототиристором, выход амплитудного детектора соединен с входом управления регулируемого ис" Я точника напряжения, а выход датчика напряжения соединен с управляющим входом тиристора и через светодиод оптически связан с входом дополнительнрго

Фототиристора.

10182

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к высоковольтным вентилям на фототиристорах, и может быть использовано на преобразовательных подстанциях постоян- 5 ного тока.

Известно устройство управления высоковольтным Фототиристорным вентилем. в котором от излучателя через световые оптические каналы осушест- 1О вляется управление Фототиристорами 1.1)Недостатком этого устройства является низкая надежность работы, обусловленная малым ресурсом работы излучателя ° 15

Известен также высоковольтный оптоэлектронный ключ, содержащий импульсный лазер, вход электропитания которого соединен с выходом регули= руемого источника напряжения, а выход 20 оптически связан со входами последовательно соединенных Фототиристоров, выходные шины которых подключены к датчику напряжения.

При этом выход датчика напряжения соединен с входом управления регулируемого источника напряжения P2 ).

Недостатком известного устройства является низкая надежность,обусловленная тем,что амплитуда сигнала управления линейно связана с уровнем коммутируемого напряжения. Наличие линейной связи между входными и выходными цепями фототиристоров приводит к повышению импульсной мощности лазера в определенном диапазоне углов регулирования переменного коммутируемого напряжения, что, в свою очередь, снижает надежность работы Фототиристоров и импульсного лазера.

Целью изобретения является повыше- 40 ние надежности высоковольтного оптоэлектронного ключа за счет оптимального согласования параметров сигнала управления с выходными параметрами фототиристоров при коммутации перемен 45 ного напряжения.

Цель достигается тем, что в высоковольтный оптоэлектронный ключ, содержащий импульсный лазер, вход электропитания которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения, а выход оптически связан с входами последовательно соединенных фототиристоров, выходные шины которых под- . ключены к входу датчика напряжения, между выходом датчика напряжения и ,входом управления регулируемого источника напряжения включена цепь не" линейной обратной связи, .которая со48

2 держит светодиод, дополнительный фототиристор, тиристор, высокочастотный генератор, резистор и амплитуд" ный детектор, при этом тиристор, высокочастотный генератор и резис тор включены последовательно и соеди. нены со входом амплитудного детектора и дополнительным фототиристором, выход амплитудного детектора. соединен со входом управления регулируемого источника напряжения, а выход датчика напряжения соединен с управляющим входом тиристора и через светодиод оптически связан со входом дополнительного фототиристора.

На фиг. T представлена структурная электрическая схема высоковольтного оптоэлектронного ключа; на фиг, 2эпюры напряжений в характерных точках схемы.

Высоковольтный оптоэлектронный ключ содержит последовательно соединенные Фототиристоры 1, каналы 2 оптической связи, выполненные, например, на световолоконных световодах, импульсный лазер 3, регулируемый источник 4 напряжения для питания импульсного лазера 3, датчик 5 напряжения включенный между выходными шина3 ми последовательно соединенных фототиристоров 1 блок 6 управления и цепь 7 нелинейной обратной связи.

Цепь 7 нелинейной обратной связи состоит из светодиода 8, дополнительного Фотртиристора 9, тиристора 10, высокочастотного генератора 11, резистора 12 и амплитудного детектора, состоящего из диода 13, конденсатора 14 и резистора 1 .

Высоковольтный оптоэлектронный ключ работает следующим образом.

В соответствии с Фазой коммутируемого напряжения (Фиг„ 2 а) на Фототиристорах 1 на вход имп льсного лазера 3 поступают запускающие импульсы с блока 6 управления. Импульсный лазер 3 излучает световые импульсы, которые через каналы 2 поступают на фототиристоры 1, обеспечивая,их включение.

Для подачи на оптические входы фототиристоров 1 световых импульсов оптимальной энергии, определяемой уровнем коммутируемых фототиристорами напряжений, в устройстве имеется цепь нелинейной обратной связи между выводами последовательно соединенных тиристоров (A-К) и входом регулируемо го источника 4 йапряжения.

ВНИИПИ Заказ 3561/54 Тираж 936 Подписйое

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3,10182

При наличии положительного напряжения на фототиристорах через да.тчик 5 напряжения проходит ток, который вызывает свечение светодиода 8. Энергия, излучаемая светодиодом 8, прямо .пропорциональна величине напряжения на фототиристорах. Световое излучение от светодиода 8 поступает на вход дополнительного фототиристора 9. При этом, чем выше энер- 20 гия световогс излучения светодиода 8, тем при меньшей величине напряжения высокочастотного генератора 11 на до- . полнительном фототиристоре 9 происходит его вклочение и, следовательно, is до меньшего напряжения происходит . подэаряд конденсатора 1ч.

Таким образом, через диод 13 выходными импульсами от высокочастотного генератора 11 происходит заряд конден- сатора 14 до величины напряжения, при котором происходит включение (и следовательно, шунтирование высокочастот-! ного генератора 22) дополнительного фоторезистора. В промежутках между импульсами высокочастотного гене,ратора 11 дополнительный фоторезистор 9 восстанавливает свои запирающие свойства, а конденсатор 14 успевает подзарядиться через резистор 12. В результате. на выходе источника напвяжения 4 величина напря-. жения изменяетея в зависимости от изменения напряжения на фототиристо" рах 1 по нелинейному закону. Соответственно, изменение уровня излучаемой ss энергии лазером 3 при изменении вели48 4 чины коммутируемого напряжения фототиристорами 1 происходит также по не; линейному закону, чем и обеспечивается оптимальный режим работы импульсного лазера 3.

Как видно иэ Фиг. 2 б, в определенном диапазоне изменения фазы коммутируемого напряжения величина напряжения источника питания лазера s предлагаемом объекте значительно ниже, чем в прототипе, где обеспечива" ется только линейное изменение напря" жения укаэанного источника питания.

Чем выше частота высокочастотного генератора., тем меньше пульсация (Фиг. 2@ на конденсаторе 122.

В зависимости от схемного постро" ения системы питания лазера 3 регулируемый источник напряжения может быть промежуточным звеном подключенным, например, к входу более мощного ре;гулируемого источника питания лазе" ра

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами: повышается срок службы всего устройства в целом путем согласования величины энергии светового управления фототиристорами с уровнем коммутируемых напряжений с помощью цепи нелинейной обратной связи, обеспечивающей более оптимальное использование по мощности импульсного лазера; снижаются эксплуатационные расходы, связанные с заменой и обслуживанием лазера.