Многоканальное устройство для светового управления вентилями Советский патент 1978 года по МПК H02P13/16 

Известны многоканальные устройства для светового управления вентилями преобразователей электропередач постоянного тока, содержащие л идентичных каналов по числу плеч преобразователя, установленные на потенциале земли л-фазный генератор первичных импульсов и источники светового излучения и установленные на потенциале вентиля, включенные последовательно преобразователь светового сигнала в электрический с формирователем управляющих импульсов. Однако в таких устройствах широкие управляющие импульсы формируются на потенциале вентиля, а па потенциале земли формируются узкие световые старт- и стоп-импульсы. Это снижает надежность и помехоустойчивость управления из-за возможного формирования ложных импульсов и требует два самостоятельных канала светового управления для восстановления нормальной работы устройства в случае исчезновения на один или несколько периодов первичных импульсов. Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено в каждом канале широтно-импульсным модулятором светового потока источников, вход которого подключен к своей и соседней фазам генератора первичных импульсов, а выход - к оптическому расщепителю светового модулированного сигнала. Такое выполнение устройства позволяет п высить его надежность и помехоустойчивост Широтно-импульсный модулятор светово потока выполнен в виде диода-модулятор представляющего собой р-«-переход из кр; сталла чистого германия с плоскопараллел ньши отщлифованными гранями, подключе: иого через усилитель на выход триггера. Широтно-импульсные модуляторы снабж ны регулируемым резистором, общим д всех каналов, подключенным параллельно ц пям управления всех п усилителей. Оптический расщепитель модулированно светового сигнала выполнен в виде нескол ких отражателей, например плоских зеркал, установленных на пути параллельного светового потока. Па фиг. 1 показана структурная блок-схел одного канала предлагаемого устройства; фиг. 2 - схема щести идентичных оптическ каналов устройства. Устройство состоит из щиротно-импульсных модуляторов (ШИМ) 1 управляющих импульсов, источника 2 первичных импульссв приемных блоков 3, устанавливаемых на потенциале вентилей 4 и устройств 5 смещения. ШИМы содержат триггер на триодах 6, усилитель на триоде 7, диод-модулятор 8, вогнутые зеркала 9 и источники 10 и И питания. При помощи триггера, выполненного на диодах 12, конденсаторах 13 и сопротивлениях 14-16, формируются электрические импульсы переменной длительности в зависимости от поступления остроконечных импульсов различных фаз от источника 2 первичных импульсов. В статических режимах ширина импульсов соответствует, примерно, времени горения вентилей, т. е. 120 эл. град., благодаря подключению к выходам триггера соответствующих фаз, а в переходных режимах работы преобразовательного моста она может изменяться и быть значительно меньше в зависимости от смещения первичных импульсов под действием регуляторов и защиты. Первичные импульсы подключены к входам ШИМов световых сигналов каждого вентиля так, что один импульс поступает одновременно на два ШИМа. В одно из плеч триггера включен импульсный трансформатор 17 для передачи управляющего импульса на базу триода 7 усилителя. Последний не только для усиления сигналов до требуемой мощности, но и позволяет производить одновременное запирание или отпирание сеток преобразовательного .моста путем включения смещающего напряжения источника 10 под действием устройств автоматики и защиты. Управляющий сигнал на базу триода 7 подается через ограничительное сопротивление 18. Обратная полуволна импульса шунтируется на вторичной стороне трансформатора 17 диодом 19. Смещение от устройств защиты и автоматики на снятие управляющих импульсов подключено к каждой фазе через развязывающие диоды 20. Эти диоды не должны пропускать управляющий импульс, поступающий на базу усилителя с триггера через импульсный трансформатор с одной фазы, на базы остальных усилителей-ограничителей. Благодаря использованию триггерной ячейки и усилителя устройство обеспечивает нормальное формирование управляющих импульсов при поступлении остроконечных импульсов от источника первичных импульсов, а также их восстановление нужной длительностью после пропусков первичных импульсов. В общей цепи база-эмиттер включено сопротивление 21, которое обеспечивает при отпирании одного из триодов усилителей запирающий сигнал для остальных триодов усилителей. В цепи нагрузки усилителя через ограничительное сопротивление 22 включен полупроводниковый диод-модулятор 8. Диод-модулятор представляет собой р-л-переход из кристалла чистого германия с плоскопараллельными отщлифованными гранями. Диодмодулятор расположен в фокусе вогнутых алюминированных зеркал 9, на одно из которых непрерывно направляется инфракрасный поток от одного или нескольких точечных источников 23 света. В закрытом состоянии триода 7 усилителя инфракрасный поток проходит через диод-модулятор 8 и попадает на другое вогнутое зеркало 9. С этого зеркала параллельный поток света расщепляется при помощи систем отражателей, например двух плоских зеркал 24 с алюминированным покрытием. Каждое из зеркал направлено на приемные блоки 3 вентилей одного плеча моста. При отпирании триода 7 усилителя через диод-модулятор 8 проходит постоянный ток и диод-модулятор прекращает пропускать инфракрасный поток. Таким образом осуществляется модуляция светового потока в инфракрасной области спектра при прохождении через диод-модулятор прямоугольных электрических импульсов любой длительности. При помощи зеркал 24 световой сигнал передается в виде параллельного пучка света на требуемые изоляционные расстояния от потенциала земли до потенциала двух отстоящих один от другого вентилей. Чтобы обеспечить надежную передачу светового импульса в условиях небольших отклонений от оптической оси передающих устройств на потенциале земли и приемных устройств на потенциале вентиля, параллельный пучок света имеет достаточно большие размеры, На потенциале вентиля установлен приемный блок 3 светового управления, состоящий из оптического приемника 25, фотоэлемента 26, которые совместно представляют собой преобразователь световых сигналов в электрические, и многокаскадиого полупроводникового усилителя 27. Усилитель 27 усиливает электрические сигналы до параметров сеточного импульса и через выходной трансформатор 28 передает их в сеточный узел 29. Блоки 30-33 являются источниками питания приемной части системы, а блоки 34 и 35 - щирокополосными фильтрами. Блок 36 представляет собой узел режимного автоматического смещения, блок 37 выполняет функции рабочего автоматического смещения, блок 38 предназначен для создания отрицательной обратной связи. Блок 39 представляет собой цепочку из последовательно включенных кремниевых стабилитрона и диода, зашунтированных цепочкой RC. Диод используется как нелинейное сопротивление и совместно со стабилитроном защищает транзисторы выходного каскада 40 от импульсного пробоя, одновременно защищая стабилитрон от токовых перегрузок. Блок 41 выполняет роль электронного выключателя в коллекторной цепи транзисторов выходного каскада, обеспечивая защиту транзисторов от токовых перегрузок при аварииных режимах в сеточном узле вентиля, Приемные блоки 3 принимают инфракрасные импульсы шириной 120 эл. град, (в стационарном режиме), преобразуют их в соответствующие электрические сигналы и, предарительно усилив эти сигналы каскадом 42, аботающим в режиме усиления класса А, поают их в каскад 43, работающий в режиме ереключения. Каскады 44 и 45 являются редоконечными усилителями мощности, работающими также в ключевом , и предназначены для раскачки выходного каскада 40, состоящего из двух параллельно работающих мощных транзисторов. Выходной импульсный трансформатор 28 необходим также для согласования выходного сопротивления оконечного каскада 40 с высокоомной нагрузкой сеточного узла 29. Питание приемной части устройства осуществляется от блоков 30-33. Наличие нескольких источников питания объясняется разными требованиями к каждому из них. Блок 30 является маломощным высокостабилизированным источником, питающим цепь фотосопротивления. Блок 31 представляет собой трехступенчатый делитель напряжения, питающий входные маломощные каскады. Блок 32 питает предоконечный каскад 45, а блок 33 является выходным источником мощности последнего транзисторного каскада 40. Блоки 34 и 35 обеспечивают нечувствительность устройств приемной системы, расположенной в непосредственной близости от вентиля, к широкому спектру помех и коммутационных наводок, которые в условиях преобразовательных подстанций имеют высокий уровень и отрицательно влияют на работу большинства радиоэлектронных аппаратов. Блок 36 режимного автоматического смещения осуществляет запирание входа каскада 44 при прекращении следования управляющих импульсов со стороны предыдущих каскадов, что исключает проникновение случайных сигналов на выход устройства. Узел выполнен на базе времяимпульсного мультивибратора ждущего типа, который реагирует на прекращение следования управляющих импульсов в каскаде 43, подавая запирающее смещение в каскад 44. Блок 37 рабочего автоматического смещения обеспечивает запирающее рабочее смещение в выходном каскаде 40, которое подается на его вход в тот момент периода, когда на транзисторы этого каскада не подается входной сигнал и они находятся в закрытом состоянии. Это позволяет сохранять высокую стабилизацию параметров выходного каскада в статическом и динамическом режимах, что. в свою очередь, обеспечивает устойчивое работы всего устройства. Блок 38 через блок 35 осуществляет отр цательную обратную связь промел уточнь х каскадов по переменному току, что позволя сохранять постоянной амплитуду переменных сигналов тех каскадов, которые охвачены этфй связью. Формула изобретения 1. Многоканальное устройство для световэго управления вентилями преобразователей электропередач постоянного тока, содержащее п идентичных каналов по числу плеч преобразователя, установленные на потенциале земли и-фазный генератор первичных импульсов и источники светового излучения и установленные на потенциале вентиля, включенные последовательно преобразователь светового сигнала в электрический с формирователем управляющих импульсов, отличающееся тем, что, с целью зпрощения и повышения помехоустойчивости, оно снабжено в каждом канале широтно-импульсным модулятор светового потока источников, вход которо подключен к своей и соседней фазам генератора первичных импульсов, а выход - к оптическому расщепителю светового модулированного сигнала. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е ( тем, что широтно-импульсный модулятор CEje тового потока выполнен в виде диода-модулятора, представляющего собой р-«-переход 13 кристалла чистого германия с плоскопараллельными отшлифованными гранями, подкл оченного чеоез усилитель на выход триггера 3.Устройство по п. 1, отличающее( тем, что широтно-импульсные модулято)Ы для всех каналов, подключенным параллельно цепям управления всех п усилителей. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптический расщепитель модулированного светового сигнала выполнен в вице нескольких отражателей, например плоек на пути параллельюзеркал, установленных го светового потока.

Фиг. 2