Предположим, на выходе Q триггера Z)i появилось напряжение, которое открывает транзистор VTi. На обмотках Wk и Wo с наводится напряжение, при котором иа выходе выпрямителя VDi появляется напряжение; при этом напря-ясение на выходе инвертора равно О, на выходе VDz - сигнал О, на выходе Оъ - сигнал 1. При переключении триггера Di сигнал с выхода Q не проходит на вход транзистора VT2 до тех пор, пока напряжение на выходе VDi не будет равно О, т. е пока не закроется транзистор VTi

1.6.4. СХЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗОК И ВНЕШНИХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИИ

Для потребителей высоковольтных ИЭП режим работы при кратковременных перегрузках (пробой вакуума, пробой изоляции, заряд накопительных конденсаторов и т. п.) близких, к режиму короткого замыкания (КЗ), является довольно распространенным. Транзисторные преобразователи отличаются повышенной чувствительностью к перегрузкам из-за малой тепловой инерции полупроводниковой структуры транзистора. При токе коллектора /к>5/б транзистор переходит в линейный режим работы, что приводит к значительной мощности рассеивания на силовом переходе транзистора и быстрому выходу его из строя. Поэтому при проектировании транзисторных ВИЭП с ППЧ вопросам защиты их от перегрузок и КЗ в нагрузке должно быть уделено самое пристальное внимание. Кроме того, часто требуется отключение ВИЭП на время действия перегрузки с целью защиты потребителя.

Согласно классификации, предложенной в [43], устройства защиты можно разделить на следующие классы:

а) пассивная система защиты, при которой ток и напряжение на элементах схемы ВИЭП и потребителя ограничиваются специальными элементами, не участвующими в работе ВИЭП при нормальном режиме:

б) активная система защиты, при которой уровень перегрузки измеряется датчиком (резистивным или трансформаторным), который воздействует на исполнительный орган защиты, отключающий ВИЭП;

в) схемная защита, при которой на время перегрузки ВИЭП автоматически переходит в состояние, не опасное для его элементов и потребителя.

По виду работы устройства защиты выполняются как системы непрерывного действия, в которых ВИЭП автоматически переводятся в нормальный режим работы после устранения перегрузки, и как системы дискретного действия, в которых возврат ВИЭП в нормальный режим работы производится оператором путем повторного включения схемы. Пассивные и активные системы защиты от перегрузок и КЗ выполняются, как правило, в виде систем дискретного действия

Примером выполнения пассивной защиты является установка быстродействующих плавких предохранителей на входе ИЭП. Однако в ВИЭП, особенно маломощных, такая защита является неэффективной.

Пример выполнения активной защиты ВИЭП с ППЧ и ШИМ-компаратором [44] показан на рис. 1.60. Напряжение датчика тока, выполненного на трансформаторе тока TAi и двухполупериод-ном выпрямителе VDi и VD2, поступает на один из входов (5) ком-

паратора А. При достижении датчиком тока потенциала вывода 2 компаратора, устанавливаемого резистором R4, компаратор Лг самоблокируется. Выход Лг соединен через диод VDj по схеме ИЛИ с выходом ШИМ-компаратора Ль блокируя выход последнего. При этом снимаются импульсы управления силовыми транзисторами, что приводит к отключению ВИЭП. Для повторного включения необходимо выключить и вновь включить ВИЭП.

От ГПН

От УОС

Рис. 1.60. Схема активной защиты высоковольтного источника с ППЧ и ШИМ-компаратором: о и б - выход ШИМ; виз - выводы для включения последовательно нагрузке

+ 5В-

±

I L

На рис. 1.61 показано построение узла защиты на базе /?5-триг-гера [45]. При подаче на вход ВИЭП напряжения +5 В /?5-триг-гер Dz переводится в состояние, при котором на его выходе Q

формируется уровень напряжения, равный логической 1. Последний разрешает прохождение импульсов ГПИ на управляющие входы силового каскада (усилителя мощности УМ). При перегрузке на выходе формирователя импульса перегрузки ФИП формируется импульс, переводящий триггер D2 по выходу Q в состояние логического 0. Импульсы управления ГПИ не проходят на вход УМ и ВИЭП отключается. Для повторного включения нужно выключить и вновь включить ВИЭП.

Необходимо отметить, что дискретные системы защиты не только усложняют эксплуатацию, но и не могут быть применены в ВИЭП, для потребителей которых характерен режим работы при

Рис. 1.61. Узел защиты на базе RS-триггера (t/nep - сигнал перегрузки)

кратковременных перегрузках. В этих случаях необходимо применять системы защиты непрерывного действия с приданием ВИЭП свойств самозащиты при перегрузках и КЗ.

Простейшим примером выполнения схемной защиты от перегрузок являются самовозбуждающиеся преобразователи, описанные в § 1.4.4. При КЗ в нагрузке напряжение на всех обмотках снижается почти до нуля и генерация почти полностью прекращается. Однако защита от перегрузок в этих схемах четко обеспечивается только при активном характере нагрузки, малых индуктив-ностях рассеяния выходного трансформатора и неглубокой положительной обратной связи.

Схема управления с защитой от перегрузок, показанная на рис. I.6I, может быть легко переведена в режим работы с непрерывным действием защиты от перегрузок [41]. Для этого необходимо исключить из схемы конденсатор Ci и резистор Ri, а 5-вход /?5-триггера D2 соединить с выходом генератора тактовых импульсов ГТИ (соединение показано на рис. 1.61 пунктирной линией). При этом на Q-выходе /?5-триггера сигнал I будет формироваться по каждому такту работы ГТИ. При возникновении перегрузки /?5-трнггер импульсом от ФИП будет переключаться в состояние, когда на его Q-выходе образуется сигнал О, запрещающий прохождение импульсов управления от ГПИ на входы УМ. Таким образом, ограничивается длительность импульсов управления транзисторами силового каскада; при этом чем больше нагрузка, тем хменьше длительность импульсов управления. Преобразователь переходит в режим работы стабилизации тока нагрузки, следовательно, стабилизации тока потребления транзисторами силового каскада. Напряжение на выходе ВИЭП при этом уменьшается в зависимости от тока нагрузки, а при КЗ оно стремится к нулю.

На рнс. 1.62 показан другой вариант схемы преобразователя, который при перегрузках также переходит в режим работы стабилизации тока нагрузки. Опорный элемент VD2 усилителя обратной связи Аи подключенного выходом

Рис. 1.62. Схема преобразователя со стабилизацией тока нагрузки при перегрузках: а и б - выводы для включения последовательно нагрузке; в - вход сигнала ГПИ; г - выход ШИМ

3-90

Рис. 1.63. Смешанная система защиты высоковольтного источника электропитания