Источник питания электрофильтра Советский патент 1985 года по МПК G05F1/22 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин и может быть использовано в области электрической очистки газов для автоматического регулирования однофазных и преимущественно трехфазных агрегатов питания электрофильтров, оснащенных тиристориым регулятором .

Цель изобретения - уменьшение потерь в электроснабжении электрофильтра при пробоях.

На фиг.1-3 представлены функциональные схемы предлагаемого источ- ника питания электрофильтра.

Источник питания электрофильтра содержит включенные последовательно между входными выводами 1 и выводами для подключения электрофильтра т-фазный тиристорный регулятор 2 повышающий трансформатор 3, высоковольтный выпрямитель 4 и датчик 5 тока, электрофильтр 6, датчик 7 напряжения, подключенный к выводам 8 для подключения электрофильтра 6, селектор 9 искровых раэрядов и интегратор 10, входами 11 и 12 соединенные с выходом датчика 7 напряжения, m амплитудно-фазовых преобразователей 13-15, выходами соединенных через формирователи 16 импульсов с управляющими входами т-фаэного тиристорного регулятора 2. Входы 17 амплитудно-фаэовьж.преобразователей 13-15 через блок 18 переходных режимов подключены к выходу 19 селектора 9 искровых разрядов, а к выходу 20 интегратора - непосредственно. Интегратор 10 выполнен на резистивном делителе 21, включенном между входом 12 и выходом 20 интегратора 10 через эмиттерный повторитель 22, и последовательно соединенных разделительном диоде 23 и конденсаторе 24, включенных между выходом 25 делителя и общей шиной.

Селектор 19 искровых разрядов содержит резистивные делители 26-28 сигнала напряжения на электрофильтре 6 и интегриру|рщуй цепь (резибтер 21, квнденеатер 30), педклгачшнную к входам Дифференциального уеияителя 3J. Диод 32 и pgsHCTop 33 соединяют селектор 9 искровых раэрядов с интегратором 10 напряжения на электрофильтре 6. В интеграторе 10 конденсатор 24 зашунтирован нормально закрытым контактом 34 пускового реле. Параллельно диоду 23 и конденсатору 24 включен дополнительный конденсатор 35 для ускорения подъема напряжения после пробоя на электрофильтре 6. Выход 20 интегратора 10 подключен к входам 17 амплитудно-фазовых преобразователей 13-15, которые преобразовывают уровень входного сигнала в длительность импульсов.

Блок 18 переходного режима содержит ограничитель 36 входногЪ сигнала по току (резисторы 37 и 38, стабилитрон 39), цепь смещения на резисторах 40 и 41, определяющую порог запирания транзисторного инвертора 42, делитель 43 и 44 на резисторах, конденсатор 45 и транзисторный ключ 46. Диод 47 с резистором 48 связывают блок I8 переходного режима с входами амплитудно|фазовь1х преобразователей.

Устройство также содержит блок

49ограничения рабочего тока, блок

50ограничения напряжения холостого хода и блок 51 ограничения пере-регулирования, которые обеспечивают нормальный режим работы источника питания электрофильтра.

Для исключения аварийных режимов устройство снабжено блоком 52 завщты от обрыва цепей питания и управления. Блок содержит m дифференцирующих цепей (конденсаторы 53-55, резисторы 56-58, диоды 59-61);, формирующие короткие импульсы положительной полярности, соответствукяцие срезам тока импульсов управления, генератор 62 линейно нарастающего напряжения fтранзистор 63, конденсатор64), запускаемый этими импульсами, и дифференциальный усилителькомпаратор 65, подключенный вторым неинвертирующим входом к генератору пилообразного напряжения, а первым инвертирующим входом - к источнику

5 66 опорного напряжения. Через резистор 67 и диод 68 подается блокирую щее напряжение с выхода селектора 9 искровых разрядов. Через амплитудный детектор 69 и 70, диод 7

0 и реэнетер 72 вынед к§мя§ра §р§ IS педкгаочен к шхвдзм t змшттмнз фазошых прзебразвшателей. Инвертеры 73-75 выполнены на транзисторах, входы 76-78 которых подключены к

S выходам амплитудно-фазовых преобразователей, инвертиругацие выходы 79-81 инверторов 73-75 подключены к входам дифференцирующих цепей.

3

а неинвертирующие выходы 82-84 - . к входам 85 формирователей I6 импульсов.Питание блоков управления и защиты источника осуществляется блоком 86 питания.

Устройство работает следующим образом.

При пуске устройства размыкается контакт 34 пускового реле. Импульсы управления с выхода амплитудно-фазовых преобразователей поступают на формирователи 16 импульсов и далее на управляющие переходы силовых тиристоров. Первая пара тиристоров тиристорного регулятора 2 включится с углом управления, величина которого равна начальному значению, так как напряжение на входах амплитудно-фазовых преобразователей 13-15 равно нулю. Первое включение тиристоров вызовет возрастание напряжения на электрофильтре 6. Напряжение на конденсаторе 24 интегратора 10 также начнет возрастать и следующая пара тиристоров включится под углом, превышающим его начальное значение. Скорость нарастания напряжения на электрофильтре 6 в основном определяется постоянной времени интегратора 20.

Когда напряжение на электрофильтре 6 достигает уровня электрической прочности, то в нем возникнут пробои.

При дуговом пробое напряжение на электрофильтре 6 практически мгновенно снижается до нуля. Ток возрастает,и на выходе селектора 9 искровых разрядов появляется положительное напряжение, так как потенциал инвертирующего входа дифференциального усилителя 3i равен нулю ( поскольку напряжение электрофильтра равно нулю;, а к инвертирующему, входу приложен отрицательный потенциал заряженной емкости конденсатора 30. Транзисторы 42 и 4 блока 18 переходного открыты, так как на датчике 5 тока имеется положительное напряжение, пропорциональное току электрофильтра. Напряжение с выхода селектора 9 искровых разрядов через открытый транзисторный ключ 46, резистор 48, диод 47 подается на входы амплитудно-фазовых преобразователей 13-15. Конденсатор 24 интегратора 10 разряжается положительным напряжением с

01807 .4 .

выхода селектора 9 искровых разрядов через резистор 33 и диод 32.

По окончании дугового тока исчезает положительное напряжение на базе 5 транзисторного инвертора 42 и он закрывается. Конденсатор 45 начнет заряжаться через резисторы 44 и 43. По окончании зарядки конденсатора 45 транзисторный ключ 46 закроется.

10 Период времени между окончанием

импульса тока электрофильтра 6 и запиранием транзистора 46 составляет десятые доли миллисекунды. Эта пауза необходима для исключения возможности включения силовых тиристоров до момента окончания дугового тока.

Селектор 9 искровых разрядов ока. жется отключенным от входов 17

2Q амплитудно-фазовых преобразователей и потенциал на их входах будет определяться зарядом конденсатора 35. По этой причине первое после пробоя включение тиристоров произойдет с 5 углом регулирования, величина которого несколько ниже предпробойного, так как в течение импульса дугового тока конденсатор 35 разряжался и потенциал на нем несколько уменьшился.

В электрофильтре 6 пойдет ток.

транзисторные инвертор 42 и ключ 46 откроются и выход селектора 9 искровых разрядов подключится к входам амплитудно-фазовых преобразователей.

Если в течение первой полуволны тока на.пряжение на электрофильтре 6 восстановится выше уровня, при котором напряжение на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 31превысит уменьшающееся напряжение на конденсаторе 30, то напряжение на его выходе станет отрицательным, диод 32 закроется

и отключит селектор искровых разрядов от входов амплитудно-фазовых преобразователей. Напряжение на их входах будет определяться потенциалом конденсатора 35. По мере возрастания напряжения на электрофильтре 6 напряжение на входе интегратора 10 превысит напряжение на конденсаторе 35 и система автоматического регулирования перейдет в

режим работы по принципу самовозбуждения напряжения на электрофильтре б, т.е. увеличение напряжения на iэлектрофильтре 6 вызовет увеличе5НПО Hi пряжения на входах амшштудио-фазовых преобразователей, что в свою очередь вызьшает увеличение угла управления силовыми тиристорами тиристо1)ного регулятора 2. При достижении напряжения на электрофильтре 6 уровня, при которо входное напряжение интегратора 10 превысит напряжение на конденсаторе 24, разделительный диод 23 откро ется и подключит конденсатор 24, Эт подключение существенно замедлит скорость дальнейшего подъема напряжения на электрофильтре 6, т.е. ем кость конденсатора 24 значительно больше емкости конденсатора 35. Уровень, на котором происходит подключение конденсатора -24 ниже пред пробойного напряжения на электрофильтре 6 на величину, определяемую разрядом конденсатора 24 по цепи 32 и 33 выходным напряжением селектора 9. Если же в течение первой полувол ны тока напряжение на электрофильтре 6 не восстановится до уровня, при котором напряжение на неинвертирующем входе усилителя 31 превысит напряжение на конденсаторе 30, включение очередной пары тиристоров произойдет только после окончания импульса тока. В течение второго импульса тока электрофильтра 6 н пряжение на конденсаторе 30 снизитс настолько, что переключение усилите ля 31 произойдет и при заниженном значении напряжения на электрофильт ре. В этом случае подъем напряжения на электрофильтре 6 происходит в те чение двух полуволн тока. При возникновении аварийных ситу аций С таких как обрыв цепи питания, управления, синхронизации) высоковольтный трансформатор 4 начи нает работать как однофазньй трансформатор с магнитным шунтом или может образоваться однополупериодный режим. Это приведет к снижению напряжения на электрофильтре, завышенному потреблению электроэнергии, выделению тепла в трансформаторе и как следствие, выходу агрега та из строя. Блок 52 защиты обеспеч вает надежную работу устройства при аварийных ситуациях. В нормальном режиме работы на вы ходах амплитудно-фазовых преобразов телей 13--1 имеются импульсы управления, нызывпклщге щютекание тока в 7 коллекторах транзисторов uHFieii-iopoB 73-75. На коллекторах этих транзисторов (выходы 79-81 ) имеются инвертированные импульсы тока управления. Дифференцирующие цепи на элементах 5361, подключенные к коллекторам транзисторов 73-75, выделяют положительные перепады напряжения, соответствующие срезам импульсов управления. Эти короткие положительные импульсы открывают в генераторе 62 линейно нарастающего напряжения транзистор 63, закорачивающий конденсатор 64. В результате напряжение на конденсаторе имеет вид линейно нарастающих импульсов. Амплитуда этих импульсов не превышает величину уставки, заданной источником опорного напряжения на переменном резисторе 66, поэтому на выходе компаратора 65 напряжение отрицательно. При обрыве .цепи управления (родного из проводов, идущих с эмиттеров транзисторов 73-75 к формирователям 16 импульсов, прекращается протекание- тока коллектора одного из этих транзисторов (резисторы, стоящие в эмиттерных цепях этих транзисторов имеют большое сопротивление) и пропадает один из трех импульсов на базе транзистора 63. Это приводит к тому, что интервал времени, в течение которого производится заряд емкости конденсатора 64, возрастает и амплитуда линейно нарастающих импульсов увеличивается настолько, что превышается уровень, заданный переменным резистором 66. На выходе компаратора 65 появляются положительные импульсы. Эти импульсы сглаживаются и подаются на входы амплитудно.-фазовых преобразователей 13-15, что приводит к снятию импульсов управления. При обрьгое цепи питания исчезает синхронизирующее напряжение одного из амплитудно-фазовых преобразователей и соответственно исчезают импульсы управления на его выходе. В результате на базе одного из транзисторов 73-75 будут отсутствовать импульсы управления и соответственно будут отсутствовать импульсы тока коллектора. Как отмечалось выше, это приведет к полному снятию импульсов управления, запиранию силовых тиристоров ti ofiecTtJiUHaiiHK) снлов лх ueiieii arpeiата питания. Использование устройства позвол ет повысить среднее значение напря жения на электрофильтре. Введение дополнительного конден тора 35, подключенного параллельно разделительному диоду и конденсатору, интегратору и выполнение блока переходного режима в виде транзисторного ключа, подключенног к выходу инвертора, вход которого подключен через ограничитель входного сигнала к датчику тока позвол ет надежно гасить дуговые разряды в электрофильтре, питаемом трехфазным агрегатом и ускорить процесс восстановления напряжения на электрофильтре после пробоя. Это происходит вследствие того, что пе вое включение тиристоров регулятора 2 происходит после окончания ду гового тока и с углом регулирования, величина которого определяетс зарядом конденсатора. Величина это . угла несколько ниже предпробойной, но вьше его начального значения. Таким образом, время подъема напря жения до предпробойной величины сокращается, усредненное значение напряжения на электрофильтре возрастает и эффективность газоочистки повышается. Введение в устройство блока защи ты от обрыва цепей питания и управ ления , выполненного в виде компаратора, вход которого подключен к (генератору линейно нарастающего напряжения, а.выход - к входам амплитудно-фазовых преобразователей, обеспечивает надежную работу устрой ства при обрьше одной из цепей питания или управления путем снятия импульсов управления силовыми тиристорами . Формула изобретени 1 . Источник питания электрофильт ра, содержащий включенные последова тельно между входными вьшодами и выводами для подключения электрофильтра ftU-фазный тиристорный регуля тор, повышающий трансформатор, высоковольтный вьшрямитель и c aтчик тока, датчик напряжения, подключенн к выводам для подключения электро(iuiiii тра, селектор искровых рагфндои 11 интегратор, яходами соеднкеь ные с выходом датчика напряжения, т;-амплитудно-фазовых преобразователей, выходами соедине ных через формирователи импульсов с, управляющими входами Hi -фазного тиристорного регулятора, входы амплитудно-фазовых преобразователей подключены к выходу селектора искровых разрядов через блок переходных режимов, а к выходу интегратора непосредственно,интегратор выполнен на реэисторном делителе, включенном между входом и выходом интегратора через эмиттерный повторитель, и последовательно соединенных разделительном диоде и конденсаторе, включенных между выходом делителя и общей шиной, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь в электроснабжении электрофильтра при пробоях,интегратор снабжен дополнительным конденсатором, подключенным параллельно разделительному диоду и конденсатору интегратора,блок переходных режимов выполнен на транзисторном ключе, вход которого через транзисторный инвертор и ограничитель входного сигнала соединен с выходом датчика тока. 2. Источник по П.1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен блоком защиты от обрыва цепей питания и управления, выполненным в виде компаратора, источника опорного напряжения, генератора линейно нарастающего напряжения,m - дифференцирующих цепочек, диодов и инверторов, причем выход компаратора подключен к входам амплитудно-фазовых преобразователей, первый вход компаратора соединен с источником опорного напряжения , второй вход с выходом генератора линейно нарастающего напряжения, управляющий вход которого подключен через диоды к выходам дифференцирующих цепочек, входами соединенных с инвертирующими выходами инверторов, неинвертирующие выходы которых подключены к входам формирователей импульсов, а входы - к выходам соответствующих амплитудно-фазовых преобразователей.

Изобретение позволяет уменьшить потери в электроснабжении электрофильтра при пробоях за счет того 5 что в источнике питания электрофильтра интегратор снабжен дополнительным конденсатором, подключенным параллельно разделительному диоду и конденсатору, а 6iiOK переходного режима вьтолнен в виде транзисторного ключа, подключенного :к выходу инвертора, вход которого подключен через ограничитель входного сигнала к датчику тока, что позволяет надежно гасить дуговые разряды в электрофильтре, питаемом трехфазным агрегатом, и ускорить процесс восстановления напряжения на электрофильтре после пробоя. Это происходит вследствие того, что первое включение тристоров регулятора происходит после окончания импульса дугового тока и с углом регулирования, величина которого определяi ется зарядом конденсатора. Величина этого угла несколько ниже предпробойной, но выше его начального значения. Таким образом, время подъема напряжения до предпробойной величины сокращается, усредненное значение напряжения на электрофильтре возрастает и эффективность газоN9 очистки повьш1ается. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

/7

Фи.З