2. Датчики состояния вентилей

Снятие управляющих импульсов с вентильного комплекта допускается только при отсутствии тока во всех тиристорах или, когда ток в любом из них меньше тока удержания = 0,20...0,35 А. Второе условие расширяет область допустимых переключений, но измерить столь малые токи по сравнению с номинальным током преобразователя чрезвычайно трудно. Поэтому определяютотсутствие тока по наличию напряжения на тиристорах. Прямое падение напряжения на аноде тиристора при наличии анодного тока составляет 1...3 В. Таким образом, если напряжение на всех тиристорах превышает 10...30 В, то можно с полной уверенностью утверждать, что анодный ток по ним не протекает. Основанные на этом принципе датчики наличия тока (ДНТ) называются датчиками состояния вентилей (ДСВ).

Поскольку напряжение сети сто раз в секунду переходит через нуль, то в тиристорном преобразователе выдаются ложные сигналы наличия тока с частотой 100´m Гц . Опасности это не представляет, так как выдаются сигналы, запрещающие переключение ВК. Длительность ложных сигналов невелика, и их можно отфильтровать.

Для гальванической развязки выходных сигналов ДСВ от силовых цепей используется либо оптронная, либо трансформаторная развязка. Схема ДСВ с оптронной развязкой приведена на рис. 35,а. Под действием напряжения на силовых тиристорах катодной (или анодной) группы VS1, VS3 и VS5 протекает ток по резисторам , через выпрямительные мостики и светодиоды оптронных тиристоров VS7...VS9. Выпрямительные мостики обеспечивают требуемое направление тока в светодиодах при любой полярности напряжения на тиристорах. Когда напряжение на всех силовых тиристорах превысит 10...30 В, все светодиоды будут светиться и

открытые оптронные тиристоры VS7...VS9 соединят базу транзистора VT1 с общей шиной системы управления. Это закрывает оба транзистора, и на выходе ДСВ появляется логический сигнал отсутствия тока в ВК, равный единице. В данном пособии он обозначен буквой V. Если хотя бы на одном силовом тиристоре данной группы напряжение окажется настолько малым, что излучение светодиода будет недостаточным для удержания оптронного тиристора в открытом состоянии, то соответсвующий оптронный тиристор ДСВ закроется, ток резистора переключится в базу VT1, оба транзистора откроются и сигнал V станет равным нулю, что соответсвует наличию тока в ВК.

Если вентильный комплект выполнен по моствой схеме, то достаточно контролировать ток только в одной группе силовых тиристоров - катодной или анодной, поскольку ток может протекать только одновременно в двух группах и не может протекать только в одной. Если вентильные комплекты включены встречно параллельно, то для обоих вентильных комплектов можно использовать один ДСВ. Для того чтобы один и тот же датчик можно было применять в преобразователях, имеющих различные номинальные выходные напряжения 460,230 и 115 В, в цепи выпрямительных мостиков последовательно устанавливают три резистора (на рис.35,а показаны только два) и для напряжений, меньших 460 В, некоторые резисторы закорачивают.

Используются также ДСВ с оптронными диодными парами, которые работают в фотогальваническом режиме. Как и в предыдущем случае, напряжение с силового тиристора через резисторы и выпрямительный мостик подается на светодиод. При засвечивании фотодиода в нем возникает фотоЭДС. Положительный потенциал с его анода подается на инверсный вход ОУ, катод фотодиода соединен с прямым входом ОУ. На выходе ОУ появляется отрицательное напряжение, свидетельствующее об отсутствии тока. Это напряжение подается на анод диода, связанного через резистор с базой выходного n-p-n транзистора. Для отрицательного напряжения диод закрыт. Аналогичные схемы остальных тиристоров через свои диоды также подключены к базе выходного транзистора и образуют логическую схему ИЛИ. Эмиттер транзистора связан с общей шиной системы управления, а в цепь коллектора включен резистор так же, как на схеме рис.35,а. Если один из силовых тиристоров проводит ток, то связанный с ним ОУ выдает положительное напряжение благодаря дополнительному отрицательному напряжению смещения, которое подается через резисторы на инверсный вход ОУ и на базу транзистора. При этом ток ОУ через диод и резистор открывает транзистор и логический сигнал на его коллекторе V = 0. При отсутствии тока во всех силовых тиристорах выходной транзистор закрыт напряжением смещения и V = 1.

Идею трансформаторной развязки поясняет схема ДСВ, приведенная на рис.35,б. На первичную обмотку трансформатора Т через токоограничивающий резисторподается прямоугольное напряжение с частотой 10...100 кГц. Вторичная обмоткачерез выпрямительный мостик нагружена на два транзистора VT1, VT2 и стабилитрон VD5. Если силовой тиристор открыт, то транзисторы закрыты. Амплитуда напряжения на вторичной обмотке устанавливается равной падению напряжения на стабилитроне и двух диодах выпрямительного мостика VD2. Ток первичной обмотки ограничен резистором. ЭДС, которая индуктируется в третьей обмоткечерез выпрямительный мостик, выдает напряжение, которое является логическим сигналом наличия тока в данной фазе. Если напряжение на силовом тиристоре превышает 10...30 В, то транзисторы открываются, и вторичная обмотка оказывается замкнутой накоротко. Напряжение на всех обмотках и на выходе схемы оказывается близким к нулю. Почти все прямоугольное напряжение питания падает на резисторе, ограничивающем ток первичной обмотки. Выходое напряжение ячейки близко к нулю.

Выходные сигналы со всех фаз (ячеек) подаются на логическую схему mИЛИ - НЕ (m - число фаз). Единичный сигнал любой ячейки приводит к появлению на выходе логической схемы сигнала V=0, который является выходным сигналом ДСВ наличия тока. Когда на всех тиристорах имеется напряжение, то на все входы логической схемы поступают нули и ее выходной сигнал V=1.

Большим достоинством рассмотренных датчиков наличия тока является то, что каждый датчик может быть использован в преобразователях с несколькими номинальными выходными напряжениями и любыми номинальными токами преобразователя. Датчики же, основанные на измерении тока, должны быть рассчитаны на номинальные токи, количество стандартных значений которых превышает 30. Логический сигнал наличия тока может быть принят равным как нулю, так и единице, что принципиальной роли не играет.