Способ управления источником питания импульсным током

 

Использование: изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питания электрофлотокоагуляторов. Сущность изобретения: повышается надежность работы источника питания. Способ управления источником питания, содержащим последовательную цепь из накопительных конденсаторов, зарядный и разрядные тиристоры, заключается в формировании и последовательной подаче импульсов управления на тиристоры. Формируют сигналы задания уровней минимального и максимального тока в выходной цепи и интервал задержки, импульсы управления на зарядный тиристор формируют по истечении интервала задержки с момента выключения последнего разрядного тиристора. Измеряют интервал проводимости. Формируют второй интервал задержки. Формируют и подают импульс управления на первый разрядный тиристор. Измеряют ток первого разрядного тиристора. Формируют сигнал разрешения подачи импульсов управления на следующие разрядные тиристоры или запрета подачи. При разрешающем сигнале формируют третий интервал задержки. По истечении третьего интервала задержки подают импульс управления на второй разрядный тиристор. Далее формируют и подают импульс управления и на каждый следующий разрядный тиристор по истечении интервала задержки. 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питания электрофлотокоагуляторов.

Известен способ управления источником питания импульсным током, содержащим последовательную цепь из накопительных конденсаторов, разрядные тиристоры, заключающийся в формировании и последовательной подаче импульсов управления на разрядные тиристоры (Булатов О.Г. Царенко А.И. Поляков В.Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. М. Энергоатомиздат, 1989. с. 31).

Недостатком способа управления является низкая надежность работы источника питания импульсным током из-за возможных срывов коммутации тиристоры в условиях изменяющейся технологической нагрузки.

Известен способ управления источником питания импульсным током, содержащим последовательную цепь из конденсатора и дросселя, тиристор, заключающийся в формировании и подаче импульса управления на тиристор (Булатов О.Г. Царенко А. И. Поляков В.Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. М. Энергоатомиздат, 1989. с. 25).

Недостатком способа управления является низкая надежность работы источника питания импульсным током из-за возможных срывов коммутации тиристора в условиях изменяющейся технологической нагрузки.

Наиболее близким по технологической сущности и изобретению является способ управления источником питания импульсным током, содержащим накопительные конденсаторы, зарядные и разрядные тиристоры (Булатов О.Г. Царенко А.И. Поляков В. Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. М. Энергоатомиздат, 1989. с. 28), который и рассматривается в качестве прототипа.

Способ управления источником питания импульсным током заключается в формировании и последовательной подаче импульсов управления на зарядные и разрядные тиристоры.

Недостатком прототипа является низкая надежность работы источника питания из-за возможных срывов коммутации тиристоров и закорачивания питающей сети в условиях изменяющейся технологической нагрузки.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы источника питания импульсным током, что является целью изобретения.

Повышение надежности работы источника питания импульсным током, содержащего последовательную цепь из накопительных конденсаторов, зарядного и разрядных тиристоров, достигается тем, что в способе управления, заключающемся в формировании и последовательной подаче импульсов управления на зарядный и разрядные тиристоры, формируют сигналы задания уровней минимального и максимального тока в выходной цепи источника питания и интервал задержки, формируют и подают импульс управления на зарядный тиристор по истечении интервала задержки с момента выключения последнего разрядного тиристора, измеряют интервал проводимости зарядного тиристора, формируют второй интервал задержки, формируют и подают импульс управления на первый разрядный тиристор по истечении второго интервала задержки с момента выключения зарядного тиристора, измеряют ток в выходной цепи источника и интервал проводимости первого разрядного тиристора, сравнивают сигнал пропорциональный току в выходной цепи источника с сигналами задания минимального и максимального тока, формируют сигнал разрешения подачи импульсов управления на следующие разрядные тиристоры, если ток в выходной цепи превышает минимальный ток и меньше максимального тока, формируют третий интервал задержки, по истечении третьего интервала задержки с момента выключения первого разрядного тиристора формируют и подают импульс управления на второй разрядный тиристор, формируют и подают импульсы управления на каждый следующий разрядный тиристор по истечении интервала задержки с момента выключения предыдущего разрядного тиристора, если ток в выходной цепи меньше минимального или больше максимального тока, формируют сигнал запрета подачи импульсов управления на зарядный и разрядный тиристоры.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение надежности работы источника питания импульсным током в составе технологической установки электрофлотокоагулирования. Подача импульсов управления на очередной тиристор осуществляется после гарантированного запирания предыдущего тиристора, благодаря чему исключается одновременная проводимость тиристоров при любой нагрузке. Контролируются величины максимального и минимального тока в нагрузке, благодаря чему исключаются перегрузки элементов, а также режимы работы на нагрузку с большим сопротивлением, обуславливающим длительный разряд накопительных конденсаторов.

Повышение надежности работы источника питания импульсным током в условиях изменяющейся технологической нагрузки является полученным техническим результатом, обусловленным новыми действиями и порядком их выполнения в способе управления, т.е. отличительными признаками.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа управления источником питания импульсным током являются существенными.

На фиг. 1 приведена схема источника питания импульсным током, на фиг. 2 схема устройства для реализации способа управления.

Способ управления источником питания импульсным током, содержащим последовательную цепь из накопительных конденсаторов, зарядный и разрядный тиристоры, реализуется следующими действиями. Формируют сигналы задания уровней минимального и максимального тока в выходной цепи источника и интервал задержки. Импульсы управления на зарядный и разрядные тиристоры подаются последовательно. Импульс управления на зарядный тиристор формируют и подают по истечении интервала задержки с момента выключения последнего разрядного тиристора или при запуске источника питания. Измеряют интервал проводимости зарядного тиристора. Формируют второй интервал задержки. Формируют и подают импульс управления на первый разрядный тиристор по истечении второго интервала задержки с момента выключения зарядного тиристора. Измеряют ток в выходной цепи источника питания и интервал проводимости первого разрядного тиристора. Сравнивают сигнал пропорциональный току в выходной цепи источника с сигналами задания минимального и максимального тока. Формируют сигнал разрешения подачи импульсов управления на следующие разрядные тиристоры, если ток в выходной цепи превышает минимальный ток и меньше максимального тока, или запрета подачи импульсов управления на зарядный и разрядные тиристоры, если ток в выходной цепи меньше минимального или больше максимального тока. При разрешающем сигнале формируют третий интервал задержки. По истечении третьего интервала задержки с момента выключения первого разрядного тиристора формируют и подают импульс управления на второй разрядный тиристор. Далее формируют и подают импульсы управления на каждый следующий разрядный тиристор по истечении интервала задержки с момента выключения предыдущего разрядного тиристора.

Источник питания импульсным током содержит, подключенную к выводам питающей сети постоянного напряжения последовательную цепь из зарядного тиристора 1, пяти накопительных конденсаторов 2 6 и коммутирующего дросселя 7, накопительные конденсаторы, кроме первого и последнего, зашунтированы встречными диодами 8 10, выводы накопительных конденсаторов, кроме общей точки соединения второго и третьего накопительных конденсаторов, соединены с выводами пятилучевой звезды из тиристоров 11 15, нагрузка 16 подключена к общей точке соединения тиристоров звезды и общей точке соединения второго и третьего накопительных конденсаторов.

Часть тиристоров 11-15 соединена с общей точкой пятилучевой звезды катодами (11, 12), а вторая часть анодами (13-15). Такое соединение обеспечивает протекание через нагрузку разнополярных импульсов тока разряда накопительных конденсаторов, что необходимо для эффективного проведения процесса электрофлотокоагулирования.

Источник питания импульсным током работает следующим образом. При подаче импульса управления на зарядный тиристор 1, последний включается. Происходит заряд накопительных конденсаторов 2-6 по цепи: "+" 1 2 3 4 5 6 7 "-". Коммутирующий дроссель 7 обеспечивает условия для нормального выключения зарядного тиристора 1. По истечении интервала времени, необходимого для восстановления управляющих свойства тиристора 1, подается управляющий импульс на тиристор 12. Тиристор 12 включается и происходит разряд накопительного конденсатора 3 по цепи: 3 12 16 -3. В нагрузке 16 формируется импульс тока положительной полярности. По истечении интервала задержки последовательно включаются тиристоры 13-15 и 11. Через нагрузку 16 протекает три импульса тока отрицательной полярности и один импульс тока положительной полярности. Диоды 8-10 шунтируют конденсаторы 3-5 и предотвращают их отрицательный заряд. Очередной тиристор включается по истечении интервала задержки с момента выключения предыдущего тиристора.

Устройство для реализации способа управления содержит последовательную цепь из задающего генератора 1, первого десятичного счетчика делителя 2 с входом обнуления, второго десятичного счетчика делителя 3, выходы которого подключены к первым входам шести последовательных цепей, состоящих из трехвходовых схем И 4-9, формирователей импульсов 10-15 и выходных каскадов 16-21, последовательную цепь из первого датчика тока 22, первого компаратора 23 и двухвходовой схемы ИЛИ 24, выход которой соединен с входом обнуления первого счетчика последовательной цепи из второго датчика тока 25 и второго компаратора 26, выход которого соединен с вторым входом схемы ИЛИ, последовательную цепь из источника сигнала задания минимального тока 27, третьего компаратора 28, второй вход которого соединен с выходом второго датчика тока, и первого RS-триггера 29, выход которого соединен с вторыми входами четырех схем И, последовательную цепь из источника сигнала задания максимального тока 30, четвертого компаратора 31, второй вход которого соединен с выходом второго датчика тока, и второго RS-триггера 32, выход которого соединен с третьими входами шести схем И, а второй вход с выходом первого формирователя импульсов, третий RS-триггер 33, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, второй вход соединен с выходом третьего формирователя импульсов, а выход подключен к третьему входу первой схемы И.

Первый выходной каскад 16 соединен с управляющим электродом зарядного тиристора 1, второй выходной каскад 17 соединен с управляющим электродом первого разрядного тиристора 12, третий выходной каскад 18 соединен с управляющим электродом второго разрядного тиристора 13. Остальные выходные каскады 19-21 соединены с управляющими электродами соответственно разрядных тиристоров 14, 15 и 11. RS-триггеры 29,32,33 имеют входы установки. Вторые входы компараторов 23, 26 соединены с нулевым проводом устройства управления. Первый датчик 22 измеряет ток в цепи зарядного тиристора 1, а второй датчик тока 25 в выходной цепи источника питания.

Устройство управления работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе первого RS-триггера 29 присутствует сигнал запрета подачи импульсов управления на управляющие электроды четырех разрядных тиристоров 13-15, 11, соответствующих сигналам на выходах старших разрядов второго счетчика - делителя 3, на выходе второго RS-триггера 32 сигнал разрешения подачи импульсов управления на управляющие электроды тиристоров 11-15 источника питания, на выходе третьего RS-триггера 33 сигнал разрежения подачи импульса управления на управляющий электрод заданного тиристора 1, на входе обнуления первого счетчика делителя 2 сигнал разрешения счета. Задающий генератор 1 формирует импульсы высокой частоты, которые поступают на счетный вход первого счетчика-делителя 2, выход старшего разряда которого соединен со счетным входом второго счетчика-делителя 3. Частота задающего генератора 1 выбирается таким образом, чтобы при появлении импульса на выходе старшего разряда первого счетчика делителя 2 был сформирован требуемый интервал задержки. На первом выходе второго счетчика делителя 2 при этом формируется первый импульс, который проходит через первую схему И 4, формирователь 10 и выходной каскад 16 на управляющий электрод зарядного тиристора 1. При появлении тока через зарядный тиристор 1 на выходе первого датчика тока 22 появляется сигнал, переводящий первый компаратор 23 в состояние, обеспечивающее обнуление первого счетчика делителя 2. Одновременно сигнал на выходе формирователя импульсов 10 переводит третий RS-триггер 33 в состояние запрета подачи импульсов управления на зарядный тиристор 1 и подтверждает сигнал запрета на выходе второго RS-триггера 29. После выключения зарядного тиристора 1 первый компаратор 23 возвращается в исходное состояние, а счетчик делитель 2 переходит в режим счета. По истечении интервала задержки формируется и подается с выходного каскада 17 импульс управления на первый разрядный тиристор 12. Второй датчик тока 2 измеряет ток в выходной цепи источника питания. Если ток в цепи нагрузки меньше минимального тока, второй RS триггера 29 остается в исходном состоянии запрета подачи импульсов управления на остальные разрядные тиристоры. Если ток в цепи нагрузки больше максимального тока, третий RS триггер 32 переходит в состояние запрета подачи импульсов управления на тиристоры 11-15 источника питания и его дальнейшая работа прекращается. Если ток в цепи нагрузки больше минимального тока и меньше максимального тока, второй RS триггера 29 переходит в состояние разрешения подачи импульсов управления на остальные разрядные тиристоры 11, 13-15. При протекании тока через любой из разрядных тиристоров 11-15 по сигналу второго компаратора 26 первый счетчик делитель 2 обнуляется и переходит в состояние запрета счета. При подаче импульса управления на второй разрядный тиристор 13 сигнал с выхода третьего формирователя импульсов 12 переводит третий RS-триггер 33 в состояние разрешения подачи импульса управления на зарядный тиристор 1.

Выходные каскады 16-21 обеспечивают усиление импульсов управления по мощности, а формирователи импульсов 10-15 формирование импульса требуемой длительности. Выходные каскады 16-21 и формирователи импульсов 10-15 могут быть выполнены по любой из известных схем. Датчик тока 22, 25 реализуются на основе трансформаторов тока. Система управления может быть выполнена на любое число каналов.

По сравнению с прототипом использование заявляемого способа позволяет существенно увеличить надежность работы источника питания импульсным током. Это обеспечивается за счет исключения срывов коммутации тиристоров, перекрытия интервалов проводимости и опасности закорачивания питающей сети через проводящие тиристоры. Включение очередного тиристора может производится после гарантированного выключения предыдущего тиристора, что обеспечивается введением интервалов задержки на включение очередного тиристора.

Формула изобретения

Способ управления источником питания импульсным током, содержащий последовательную цепь из накопительных конденсаторов, зарядный и разрядные тиристоры, заключающийся в формировании и последовательной подаче импульсов управления на зарядный и разрядные тиристоры, отличающийся тем, что формируют сигналы задания уровней минимального и максимального токов в выходной цепи источника и интервал задержки, формируют и подают импульс управления на зарядный тиристор по истечении интервала задержки с момента выключения последнего разрядного тиристора, измеряют интервал проводимости зарядного тиристора, формируют второй интервал задержки, формируют и подают импульс управления на первый разрядный тиристор по истечении второго интервала задержки с момента выключения зарядного тиристора, измеряют ток в выходной цепи источника и интервал проводимости первого разрядного тиристора, сравнивают сигнал, пропорциональный току в выходной цепи источника, с сигналами задания минимального и максимального токов, формируют сигнал разрешения подачи импульсов управления на следующие разрядные тиристоры, если ток в выходной цепи превышает минимальный ток и меньше максимального тока, формируют третий интервал задержки, по истечении третьего интервала задержки с момента выключения первого разрядного тиристора формируют и подают импульс управления на второй разрядный тиристор, формируют и подают импульсы управления на каждый следующий разрядный тиристор по истечении интервала задержки с момента выключения предыдущего разрядного тиристора, если ток в выходной цепи меньше минимального или больше максимального тока, формируют сигнал запрета подачи импульсов управления на зарядный и разрядные тиристоры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2