Датчик состояния вентилей

 

1. ДАТЧИК СОСТОЯНИЯ ВЕНТИЛЕЙ , содержащий управляемый реактор, первичная обмо.тка которого предназначена для включения в цепь контролируемого тиристора, а вторичная обмотка последовательно с дополнительным резистором подключена к генератору высокой частоты, выпрямительный мост, входом прдключенный параллельно до-полнительному резистору, а выходом соединенный с входом фильтра, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, в него введен узел формирования опорного напряжения , а исполнительный элемент § .выполнен в виде компаратора, при (Л чем выход фильтра подключен одновременно к неинвертирующему входу компаратора и к входу узаа формирования опорного напряжения , выход которого соединен с инзертирующим входом компаратора. CD 4:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(5п Н 02 М 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3559305/24-07 (22) 28.02.8.3 (46) .23 05.84. Бюл. Р .19 (72) В.Ф.Еряшев, В.С.Дубровин и В.М.Трошкин (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (53) 621.314.572 (088.8) (56) 1. Довганюк И. Я ° и др. Устройства индикации состояния тиристоров в схеме преобразователей частоты с фазовым управлением.- Электротехническая промышленность, сер. Преобразовательная техника, 1972, вып. 5, с.3.

2. Бенгина Т.Н. и др. Датчики ,состояния вентилей для систем управления статическими преобразрвателя,ми.- Электротехническая промышленность, сер. Преобразовательная техника, 1974, вып. 5. с.25.

ÄÄSUÄÄ 1 411 А (54)(57) 1. ДАТЧИК СОСТОЯНИЯ ВЕНТИЛЕЙ, содержащий управляемый реактор, первичная обмотка которого предназначена для включения в цепь контролируемого тиристора, а вторичная обмотка последовательно с дополнительным резистором подключена к генератору высокой частоты, выпрямительный мост, входом подключенный параллельно до-полнительному резистору, а выходом соединенный с входом фильтра, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, в него введен узел формирования опорнсго напряжения, а исполнительный элемент Я

Выполнен в виде компаратора, причем выход фильтра подключен одновременно к неинвертирующему входу компаратора и к входу уз- С

ha формирования опорного напряжения, выход которого соединен с инзертирующим входом компаратора, 1094117

Изобретение относится.к электротехнике, в частности к вентильным преобразователям, и может быть использовано в системах управления тиристорными преобразователями. 5

Известны датчики состояния вентилей, основанные на измерении сопротивления p — A — p — я -переходов с использованием вспомогательного высокочастотного источника (1). 10

Недостатком подобных датчиков является их неуниверсальность, которая обусловлена включением (почти во всех реальных схемах) параллельно основному тиристору других элементов 15 схемы, что затрудняет определение состояния тиристора. Кроме того, подобные датчики имеют большие времена задержки, связанные с необходимостью размагничивания сердечника для восстановления исходной индуктивности LC-контура при снижении тока через контролируемый тиристор до нуля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик состояния вентилей, содержащий управляемый реактор, первичная обмотка которого предназначена для включения в цепь контролируемого тиристора, а вторичная обмотка последовательно с дополнительным резистором подключена к, генератору высокой час- тоты, выпрямительный мост, входом подключенный параллельно дополнитель ному резистору, а выходом соединенный с входом фильтра, выход которого сое-35 динен с входом исполнительного элемента, выполненного на элементе ЗА— п1кт (2) ° э

Одйако известный датчик имеет боль большие времена задержки, связанные . 40 с тем, что с увеличением тока через контролируемый тиристор увеличивается напряжение на конденсаторе фильтра, соответственно увеличивается время разряда конденсатора и, 45

При этом узел формирования опорного напряжения содержит разрядный и зарядный резисторы, диод .и конденсатор, причем один вывод разрядного конденсатора предназначен для подключения к общей шине питания, а другой его вывод подключен к выходу фильтра, катод диода подключен к выходу фильтра; а анод — к одному выводу зарядного резистора, одной обкладке конденсатора и иннертирующему входу компаратора, другой вывод зарядного резистора предназначен для подключения к положитель2. Датчик по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что узел формиронания опорного напряжения содержит разрядный и зарядный резисторы, диод и конденсатор, причем один вывод разрядного резистора предназначен для подключения к общей шине питания, а другой его вывод подключен к выходу фильтра, катод диода подключен к выходу фильтра, а анод— к одному выводу зарядного резистора, одной обкладке конденсатора и иннертирующему входу компаратора, другой вывод зарядного резистора предназначен для подключения к поло><ительному полюсу источника питания, а другая обкладка конденсатора предназначена для подключения к общей шине питания, 3. Датчик по по 1., о т л и— ч а ю шийся тем, что, .с целью уменьшения времени задержки, параллельно конденсатору фильтра включен стабилитрон, анод которого предназначен для подключения к общей шине питания. как следствие, время задержки. Кроме того, при фиксированных значениях опорного напряжения трудно обеспечить минимальное значение зо- ны нечувствительности.

Целью изобретения является повышение чувствительности и уменьшение времени задержки датчика состояния вентилей.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик состояния вентилей, содержащий управляемый реактор, первичная обмотка которого предназначена для включения в цепь контролируемого тиристора, а вторичная обмотка последовательно с дополнительным резистором подключена к генератору высокой частоты, выпрямительный мост, входом подключенный параллельно дополнительному резистору, а выходом соединенный с входом фильтра, выход котороro соединен с входом исполнительного элемента введен узел формирования опор> ного напряжения, а исполнительный элемент выполнен в виде компаратора, причем ныход фильтра подключен одновременно к неинвертирующему входу компаратора и к входу узла формирования опорного напряжения, выход которого соединен с иннертирующим входом компаратора.

1094117

10 ному полюсу источника питания, а другая обкладка конденсатора предназначена для подключения к общей. шине питания.

Кроме того, параллельно конденсатору фильтра включен стабилитрон, анод которого пр . назначен для подключения к общей шине питания.

На фиг. 1 изображена схема датчика состояния вентилей; на фиг.2 эпюры напряжений и токов.

Датчик содержит управляемый реактор 1, первичная обмотка (обмотка подмагничивания) которого включена в цепь контролируемого тиристора 2, а вторичная обмотка последова- 15 тельно с дополнительным резистором 3 подключена к генератору 4 высокой частоты, параллельно дополнительному резистору 3 подключен выпрямительный мост 5, выход которого через фильтр б годключен одновременно к неинвертирующему входу компаратора 7 и к входу узла 8 формирования опорного напряжения, выход которого в свою очередь соединен с инверти- 25 рующим входом компаратора 7, причем узел 8 формирования опорного напряжения содержит разрядный резистор 9, диод 10, зарядный резистор 11 и конденсатор 12, а параллельно конденсатору фильтра б включен стабилит30 рон 13.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от величины протекающего тока через контролируемый З5 тиристор 2 изменяется индуктивность управляемого реактора 1, вследствие чего происходит перераспределение напряжения высокой частоты генератора 4 Me><ду вторичной обмоткой управ- 40 ляемого реактора 1 и дополнительным резистором 3. Часть высокочастотного напряжения, амплитуда которого пропорциональна мгновенному значению тока через тиристор 2, с резистора 45

3 поступает на выпрямительный мост 5, а затем на фильтр б. С выхода последнего напряжение U„ « дается на вход узла 8 формирования опорного напряжения и на неинвертирующий вход компаратора 7, на инвертирующий вход которого поступает опорное напряжение U<>„ c выхода узла 8 формирования опорного напряжения, Переключение компаратора 7 происходит в моменты равенства измеренного 0« м и опорного Ор„напряжений.

Для повышения чувствительности датчика состояния вентилей необходимо выбирать величину опорного напряжения цр„ как можно ближе к начальному зна-60 чению напряжения U (фиг. 2), соответствующего паузе тока тиристора 2, При этом зона нечувствительности дU (фиг. 2) имеет минимальное значение. 65

Величина начального напряжения

Up имеет технологический разброс, температурный и временной дрейфы, поэтому при фиксированных значениях ()рр трудно обеспечить минимальное значение hU, т.е. максимальную чувствительность датчика так как в

> процессе эксплуатации Up может превысить Upq, что нарушает нормальную работу устройства. Поэтому в известных датчиках UpÄ выбирается заведомо больше ()р, что ведет к значительной потере чувствительности.

В предлагаемом датчике Ор„ является функцией напряжения Up (следит за ним) и формируется с помощью узла 8 формирования опорного напряжения. В установившемся состоянии конденсатор 12 заряжен до величины напряжения Uор = Up + д() прямое падение напряжения на диоде 10. Любое изменение напряжения

Ц приводит к пропорциональному изменению U<>p . Так, увеличение (уменьшение) напря>кения < р ведет соответственно к увеличению (уменьшению) сохраняя величину и знак разности д() = Uù, — U . Например, увеличение <>р до величины Ор„ ведет к запиранию диода 10 и заряду конденсатора 12 от источника +Е через резистор 11 до нового установившегося значения Оор, = ll<>„ + д0, после чего диод 10 отпирается и фиксирует опорное напряжение на этом уровне. Для уменьшения погрешности сравнения постоянная времени цепи заряда конденсатора 12 выбирается достаточно большой, чтобы за время протекания тока через контролируемый тиристор 1 опорное напряжение изменилось на величину гораздо меньшую, чем д0

Уменьшение ()р до величины Пр„ ведет к отпиранию диода 10 в паузах тока и разряду конденсатора 12 до новой установившейся величины Прр,2 ---Ор, + др.

Постоянная времени цепи разряда выбирается достаточно малой, чтобы за время паузы конденсатор 12 успевал разрядиться до установившейся величины. !

Время разряда tp конденсатора фильтра 6 (при неизменной постоянной времени р цепи разряда) до напряжения (iðð зависит от величины напряжения()„ до которого был заряжен ЗМ > конденсатор фильтра, и определяется следующим выражением: и /Бизм )

= <,1п

При увеличении контролируемого тока через тиристор 2 соответственно увеличивается и напряжение на конденсаторе фильтра 6, вследствие чего увеличивается время разряда конденсатора фильтра б и время задержки.

1094117

Составитель О.Мещерякова

Редактор И.Николайчук Техред Л.Микеш Корректор В Б орректор В.Бутяга

Заказ 3453/43 Тираж 667

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная,4

Введение ограничителя напряжения на стабилитроне 13 позволяет уменьшить времена задержки датчика.

Таким образом, введение узла формирования опорного напряжения, ко-. торое является функцией начального напряжения, позволяет значительно повысить чувствительность датчика, а введение ограничителя напряжения уменьшить время задержки.