Устройство питания электрофильтра знакопеременным напряжением Советский патент 1989 года по МПК B03C3/68 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электроЛильтров высоким напряжением различной полярности,

Пель изобретения - повышение коэффициента использования установленной мощности и расширение функциональных возможностей устройства знакопеременного питания промыипениых электрофильтров.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства с двумя регулируемыми источниками постоянного высокого напряжения: на фиг.2 - схема устройства знакопеременного питания с общим питающим трансформатором; на фиг.З - диаграмма напряжений в силовой цепи устройства, на фиг.4 - семейство

вольт-а терных характеристик (ВАХ) электронно-лучевого коммутатора; на фиг.5 - семейство вольт-амперных характеристик устройства питания и фильтра; на фиг.6 - структурная схема блока управления электронно-лучевого вентиля; на фиг.7 - приниципиаль- ная схема модулятора.

Устройство содержит регулируемые источники 1 и 2 постоянного высокого напряжения разной полярности, в состав которых входит сетевой тирис- торный регулятор 3, преобразовательный трансформатор 4, выпрямительный мост 5.

Между отрицательным полюсом 6 первого источника и положительньл- полюсом 7 второго включен ком гутационный

сл to

О) 00

со

мост 8, собрапньш на электронно-лучевых вентилях 9-12. Диагональ моста 13 гальванически разделена и подключена к коронирующим электродам 1А электрофильтров 15. Импульсные трансформаторы 16 содержат первичные обмотки 17, подключенные к модуляторам 18, и вторичные обмотки 19, включенные последовательно в каждое плечо 20 коммутационного моста.

Блоки 21 управления соединены с катодом 22 и управляющим электродом 23 каждого электронно-лучевого вентиля. Управляющие входы блоков 2А и 25 управления связаны с программным устройством 26 (фиг,2), которое выводами 27 и 28 подключено к датчикам 29 и 30 тока, а выводом 31 к делителю 32 напряжения.

Блок управления содержит подмоду- ляторы 33 и 34 (фиг.6), первый из которых собран на основе электронной лампы, включенной последовательно в цепь управлянлцего электрода вентиля, а второй на основе лампы, включенной параллельно между управляющим электрдом и катодом, причем обе лампы работают в противофазе. В состав блока

управления входит блок 35 разделитель- разделительньгх имхг/ гьсных трансфор-

ных трансформаторов, непосредственно связанный с программным устройством. Модуляторные лампы 36 и 37 содержат управляющую и экранную сетки 38 и 39, подключенные к форм1рователю 40 импульсов, анод 41 и катод 42. Формирователь импульсов и выпрямитель 43 связаны выводаьш 44 и 45 с блоком разделительных трансформаторов. Для гальванического разделения цепей может использоваться также и световой канал.

35

40

матороп 16 суммируются с напряжением BbinpHMsirrjiefi 5. Pi момент времени t начинается яппирание электронно-лучевых вентилей 9 и 10 и отпирание венгилей 11 л 12. В коммутационных иитерв;, и и () ,2 УЩествляется пе1-)евод тока в плечах коммутационног моста с постоянной времени, определя емой индуктивностью контура и ем-, костью электрофильтров. Перезаряд ем костей электрофильтров происходит в ре жиме с рекуперацией энергии по контурам, содержащим вторичные обмотки 19 им пульсных трансформаторов, вентили 9-12 выпрямительные мосты 5 . Энергия в интер валах накапливается в иксуктивных зве- ньях (обмотка 19). В момент времени, соответствующи , когда ток i максимален, емкость электрофильтра полпостъю разрежена и затем происходит ее заряд до напряжения обратной попярности. В режиме стабилизации тока перезарядка электронно-лучевым вентилем возможно появление интервала Г , когда i ; / const; d ;| (фиг.3в,г), т.е. реализуется гибкое управление переходным процессом в цепи, исключающее возможность появле ния перенапряжений или свеохтоков.

Структурная схема модулятора, питающего импульсные трансформаторы, входящие в состав плеч комьгутирую- щего моста, приведена на фиг.7. Зарядный источник 46 (например, блок трансформатор-выпрямитель) через зарядный дроссель 47 и диод 48 подключен к формирующей линии 49. Комггутирую ; тиристор 50 управляется фор- ниропателем 51, свяпанним выходом 52 с программным устройством. ;лектро- фильтры заземлены в точках 53, а мостовые выпрямители в точках 54.

Устройство работает следующим образом.

Q

5

5

0

В исходном состоянии электроннолучевые вентили 9-12 и тиристоры 50 модуляторов 18 заперты.

Устройство выводится плавно на номинальный режим холостого хода с пог- мощыо сетевых тиристорных регуляторов 3. По достижении заданного уров- liH напряжения выпрямителей 5 программное устройство 26 выдает сигналы на блоки 21 управления электронно-лучевых пситилей. При этом происходит отпирание разиополярных вентилей (например, 9 и 10 или t i и 12) многоплечевого коммутационного моста 8.

Как видно из диаграммы фиг.З, в интервале времени О - t, после открытия разнополярных вентилей происходит одновременный заряд собственных емкостей электрофильтров 15, под-- ключенных коронирующими электродами .1А между расцепленными диагоналями моста 13 и землей 53. В момент времени t коммутационный мост выводится на заданный режим и включаются тиристорные коммутаторы 50, на выходе мо; 1уляторов 18 формируются импульсы заданной длительности, амплитуды и скважности, которые с помо1 ;ыо

5

0

5

0

5

матороп 16 суммируются с напряжением BbinpHMsirrjiefi 5. Pi момент времени t начинается яппирание электронно-лучевых вентилей 9 и 10 и отпирание венгилей 11 л 12. В коммутационных иитерв;, и и () ,2 УЩествляется пе1-)евод тока в плечах коммутационного моста с постоянной времени, определяемой индуктивностью контура и ем-, костью электрофильтров. Перезаряд емкостей электрофильтров происходит в режиме с рекуперацией энергии по контурам, содержащим вторичные обмотки 19 импульсных трансформаторов, вентили 9-12, выпрямительные мосты 5 . Энергия в интервалах накапливается в иксуктивных зве- ньях (обмотка 19). В момент времени, соответствующи , когда ток i максимален, емкость электрофильтра полпостъю разрежена и затем происходит ее заряд до напряжения обратной попярности. В режиме стабилизации тока перезарядка электронно-лучевым вентилем возможно появление интервала Г , когда i ; / const; d ;| (фиг.3в,г), т.е. реализуется гибкое управление переходным процессом в цепи, исключающее возможность появления перенапряжений или свеохтоков.

/

На фиг.З для временных диаграмм напряжения приняты следую1тие обозначения: а - диаграмма напряжений U, f(t) на катодах вентилей 9 и 11, подключенных к положительному полюсу 7 устройства; б - диаграмма напряжений (t) на анодах вентилей 10 и 12, подключенных к отрицательно2:1

полное

му полюсу 6; в и г - и знакопеременное напряжение на корони- рующих электродах электрофильтров, подключенных к диагоналям коммутационного моста, и токи i, протекаюрще через индуктивные звенья плеч в интер валах перезаряда емкостей фильтров; д и е - модулирующее напряжение 11, f(t) и U,f(c), которое с помощью импульсных трансформаторов суммируется с напряжением U,f(t) и (t). Работа устройства Б коммутационных интервалах (причем Lк1 к) обеспечивается благодаря характеру вольт- амперных характеристик электроннолучевых вентилей 9-12.

На фиг.4 показан вид RAX вентилей, где приняты обозначения Iд - анодный ток вентиля (D амперах), - падение напряжения (в безразмерных единицах) и и у и, - напряжение управляющего электрода. В импульсном режиме работы прибор автоматически обеспечивает стабилизацию анодного тока, обеспечивая рассеяние избыточной энергии на аноде с большой поверхностью. Поэтому вид вольт-амперных характеристик устройства в целом в интервалах вентильной коммутации соединяет преимущества режимов источника напряжения и источника тока. На фиг.З показаны ВАХ устройства 1о f(Uo) и ВАХ электрофильтра 1эФ(э

1526832

в интервалах f

В момент времени

0

5

5

0

5

0

t, «. t t (на фиг.З) устройство питания функционирует в режиме источника напряжения, когда номин.яль- ное рабочее напряжение близко к напряжению холостого хода (за пыче- том потерь в Быпря П1теле и электронно-лучевом вентиле).

В интервале t t tj устройство питания автоматически переводится в режим источника тока (автоматизм обеспечивается самим принципом работы высоковольтного электроннолучевого вентиля как прибора с глубоким торможением электронного потока, зависящего от потенциала управляющего электрода. Упрощенная структура блока 21 управления с вентилями 9-12 (фиг.6) соответствует самому простому - ключевому режиму работы прибора, когда на его управляющем электроде формируются разнополярные импульсы напряжения. Вентили 9-12 одновременно обеспечивают функции защиты силовой цепи питания при возникновении искровых и луговых разрядов в электрофильтре. При этом реализуется как по сигналам от датчиков тока 29 и 30 и напряжения 32, так и автоматически за счет характера ВАХ самого прибора. Коммутационный мост собирается на основе вентилей, рассчитанных на двойное напряжение источника постоянного напряжения. В частности, может быть использован электронно-лучевой вентиль типа ЭЛВ 1/150. Этот тип ЭЛВ позволяет коммутировать ток 1 А при напряжении 150 кВ. Прямое падение напряжения . вентиля, анод которого выполнен в виде цилиндра Фарадея, не превышает 1 кВ при общем КПЛ порядка 98%.

7

6 О

пппп НппН hnnr

, II

- I III

b uu и Luu J

ФиеЗ

tru

uu

I

tru

uu

-4У--Х- - .

ю го W to кб

Фиг. 5

УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРО-ФИЛЬТРА ЗНАКОПЕРЕМЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащее регулируемые источники постоянного напряжения равной полярности с мостовыми выпрямителями, высоковольтные коммутаторы с блоками управления, включенные между полюсами выпрямителей и коронирующими электродами, отличающиеся тем, что , с цель повышения коэффициента использования установленной мощности и расширения функциональных возможностей за счет управления переходными процессами, оно содержит лополнительно импульсные трансформаторы и модуляторы, при этом первичные обмотки трансформаторов подключены к модуляторам, а вторичные - к высоковольтным коммутаторам и коронирующим электродам, а высоковольтные коммутаторы выполнены на электронно-лучевых вентилях и соединены по схеме многоплечевого моста.