Датчик состояния вентилей Советский патент 1984 года по МПК H02M1/18 

2. Датчик.по п. 1, отличающийся тем, что узел формирования 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 инвертирующему входу компаратора.

другой вывод зарядного резистора предназначен для подключения к положительному полюсу источника питания, а другая обкладка конденсатора предназначена для подключения к общей шине питания,

3. Датчик по по 1., отличающийся тем, что, -с целью уменьшения времени задержки, параллельно конденсатору фильтра включен стабилитрон, анод которого предназначен для подключения к общей р1ине питания.

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:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным преобразователям, и может быть использовано в системах управления тиристорными преобразователями, Известны датчики состояния венти лей, основанные на измерении сопротивления р - п - р - п -переходов с использованием вспомогательного высокочастотного источника 1. Недостатком подобных датчикозв яв ляется их неуниверсальность, которая обусловлена включением -(почти во всех реальных схемах) параллельн основному тиристору других элементо схемы, что затрудняет определение состояния тиристора. Кроме того, подобные датчики имеют большие времена задержки, связанные с необходи мостью размагничивания сердечника дл восстановления исходной индуктивнос ти LC-контура при снижении тока через контролируемый тиристор до нуля Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик состояния вентилей, содержа щий управляемый реактор, первичная обмотка которого предназначена для включения в цепь контролируемого тиристора, а вторичная обмотка последо вательно с дополнительным резистором подключена к. генератору высокой частоты, выпрямительный мост, входом подключенный параллельно дололнител ному резистору,а выходом соединенны с входом фильтра, выход которого со динен с входом исполнительного элемента, выполненного на элементе ЗА- ПР.ЕТ 2.Э Однако известный датчик имеет бол большие времена задержки, связанные с тем, что с увеличением тока через контролируемый тиристор увеличивается напряжение на конденсаторе . фильтра, соответственно увеличивается время разряда конденсатора и, как следствие, время задержки. Кроме того, при фиксированных значениях опорного напряжения трудно обеспечить минимальное значение зоны 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 которого соединен с входом исполнительного элемента введен узел формирования опорного напряжения, а исполнительный элемент выполнен в виде компаратора, причем выход фильтра подключен одновременно к неинвертирующему входу компаратора и к входу узла формирования опорного напряжения, выход которого соединен с инвертлрующим входом компаратора. 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 инвертирующему входу компаратора, другой вывод зарядного резистора предназначен для подключения к положительному полюсу источника питания, а другая .обкладка конденсатора предназначена для подключения к общей шине питания.

Кроме того, параллельно конденсатору фильтра включен стабилитрон, анод которого предназначен 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 последовательно с дополнительным резистором 3 подключена к генератору 4 высокой частоты, параллельно дополнительному резистору 3 подключен выпрямительный мост 5, выход которого через фильтр б подключен одновременно к неинвертирующему входу компаратора 7 и к входу узла 8 формирования опорного напряжения, выход которого в свою очередь соединен с инвертирующим входом компаратора 7, причем узел 8 формирования опорного напряжения содержит разрядный резистор 9, диод 10, зарящный резистор 11 и конденсатор 12, а параллельно конденсатору фильтра 6 включен стабилитрон 13.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от величины протекающего тока через контролируемый тиристор 2 изменяется индуктивность управляемого реактора 1, вследствие чего происходит перераспределение напряжения высокой частоты генератора 4 вторичной обмоткой управляемого реактора 1 и дополнительным резистором 3. Часть высокочастотного напряжения, амплитуда которого пропорциональна мгновенному значению тока через тиристор 2, с резистора 3 поступает на выпрямительный мост 5 а затем на фильтр 6, С выхода последнего напряжение ,, дается на вход узла 8 формирования опорного напряжения и на неинвертирующий вход компаратора 7, на инвертирующий вход которого поступсвт опорное напряжение U(,n с выхода узла 8 формирования опорного напряжения.

Переключение компаратора 7 происходит в моменты равенства измеренноroUniM и опорного Ирп напряжений. Для повышения чувствительности датчика состояния вентилей необходимо выбирать величину опорного напряжени UQI, как можно ближе к начальному вна чению напряжения U (фиг. 2), соответствующего паузе тока тиристора 2. При этом зона нечувствительности uU (фиг. 2) имеет минимальное значение.

Величина начального напряжения DO имеет технологический разброс, температурный и временной дрейфы, поэтому при фиксированных значениях oп трудно обеспечить минимальное значение bU , т.е. максимальную чувствительность датчика так как в процессе эксплуатации UQ может превысить и on , что нарушает нормальную работу устройства. Поэтому в известных датчиках выбирается заведомо больше Uj, , что ведет к значительной потере чувствительности.

В предлагаемом датчике Ugn является функцией напряжения. Ug (следит за ним) и формируется с помощью узла 8 формирования опорного напряжения. В установившемся состоянии конденсатор 12 заряжен до величины напряжения Uon Uo + ilJ f яе прямое падение напряжения на диоде 10. Любое изменение напряжения UQ приводит к пропорциональному изменению Uon Так, увеличение (уменшение) напряжения UQ ведет соответственно к увеличению (уменьшению) Ujjjj , сохраняя величину и знак разности bU DOJI -UQ . Например, увеличение Ug до величины 11,, ведет к запиранию диода 10 и заряду конденсатора 12 от источника +Е через резистор 11 до нового установившегос значения Ugtn UQ + &U , после чег 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 врегмя протекания тока через контролируемый тиристор опорное напряжение изменилось на величину гораздо меньшую, чем &U . Уменьшение UQ до величины Uon веде к отпиранию диода 10 в паузах тока и разряду конденсатора 12 до новой установившейся величины 11оп2 оп + Постоянная времени цепи разряда выбирается достаточно, малой, чтобы за время паузы конденсатор 12 успевал разрядиться до установившейся величины. i

Время разряда tp конденсатора фильтра б (при неизменной постоянно времени о цепи разряда) до напряжения lion зависит от величины напряжения 1), до которого был заряжен конденсатор фильтра, и определяется следующим выражением:

/

tp i:in Uon J

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

Введение ограничителя напряжения на стабилитроне 13 позволяет |Миеньшить времена задержки датчика.

Таким образом, введение узла формирования опорного напряжения. Кот

торое является функцией начального напряжения, позволяет значительно повысить чувствительность датчика, а введение ограничителя напряжения уменьшить время задержки.

Uon, Uion

Ux О