3.2. Усилитель импульсов и узлы импульсных трансформаторов.

Принципиальные схемы этих узлов приведены на рисунке 2.1. Уси­ление управляющих импульсов по мощности осуществляется в шести транзисторных усилителях, каждый из которых подключен к двум узлам импульсных трансформаторов (УИТ), передающих управляющие импульсы на силовые тиристоры разных комплектов. Всего узлов импульсных трансформаторов двенадцать (равно количеству тиристоров силовой схемы).

Рассмотрим работу усилителей импульсов на примере усилите­ля управляющих импульсов для тиристоров V1 и V8. Непосредствен­но усилитель представляет из себя ключевой каскад на составном транзисторе ( V70 - КТ 203А, V76 - КТ 8I4Б). Для сдваивания управляющих импульсов вход усилителя через два резистора (R83 и R84) подключен к двум каналам СИФУ. На R83 поступает управляющий импульс, сформированный в "своем" канале СИФУ, на R84 - дополнительный импульс из соседнего канала.

При отсутствии управляющих импульсов транзисторы V70, V76 усилителя импульсов закрыты напряжением смещения на диодах V60, V59. Нулевым логическим сигналом управляющих импульсов с СИФУ транзисторы открываются, и напряжение +I2 B подается на первичные обмотки двух импульсных трансформаторов, подключенных к тиристорам V1 и V8 разных силовых комплектов.

Сформированный и усиленный управляющий импульс будет пере­дан на силовой тиристор только тем импульсным трансформатором, у которого второй зажим первичной обмотки подключен к источнику – 12 В. Так, если логическое устройство разрешает работу комплекта "Назад" (включен кл. H1), то управляющий импульс поступит на тиристор V1. Если разрешена работа комплекта "Вперед" (включен кл. В1) - то на тиристор V8.

Для защиты управляющего перехода тиристора от помех парал­лельно вторичной обмотке импульсного трансформатора (ИТ) включе­ны резистор (33 Ом) и конденсатор (0.47 мкФ). Диод во вторичной цепи ИТ не пропускает отрицательную полуволну импульса при отк­лючении импульсного трансформатора.

Резистор (I00 Ом) в первичной обмотке ИТ защищает транзи­сторы усилителя импульсов от перегрузки по току при насыщении импульсного трансформатора и ограничивает ток в цепи управляющего электрода тиристора. Диоды в первичной цепи ИТ осуществ­ляют развязку каналов узлов импульсных трансформаторов и защиту от перенапряжений.

3.3. Датчик проводимости вентилей, устройство логическое; ключи "Вперед" и "Назад".

Принципиальные схемы этих узлов приведены на рисунке 3.4, а временные диаграммы на рисунках 3.5 и 3.6. Для организации принципа раздельного управления комплектами реверсивного вентильного пре­образователя необходим логический сигнал об отсутствии тока в силовой цепи. Формирование этого сигнала осуществляет датчик проводимости вентилей (контроль отсутствия тока косвенный - по напряжению на силовых тиристорах).

Гальваническая развязка выходного сигнала ДПВ от силовой цепи осуществляется оптронными тиристорами V7-9, которые в одном корпусе содержат светодиоды на рисунке 2.9 (слева) и тинисторы (справа). Светодиоды должны открывать тинисторы при любой полярности напряжения на силовых тиристорах. Для этого разнополярное напряжение с силовых тиристоров, поступающее на А4, В4, С4 и I3, преобразуется в однополярное с помощью выпрямительных мостов V4-V6 и подается на светодиоды оптронов V7-V9. В цепи светодиодов включены ограничительные резисторы R3-R11, подбором которых регулируется чувствительность датчика.

Оптотинисторы включены последовательно и тем самым реализуют схемный логический элемент «И». Когда все контролируемые силовые тиристоры закрыты и напряжение на них достаточно для включения оптотинисторов, то базовые переходы составного транзистора V10, V11 – шунтированы, сам транзистор – закрыт. При этом на выходе ДПВ присутствует логическая ''I''.

Отсутствие напряжения на одном из контролируемых тиристоров свидетельствует о наличии силового тока или о нулевом в этот момент суммарном напряжении на элементах силовой цепи. В этом случае один из светодиодов обесточен и управляемый им оптотинистор закрыт, что приводит к отпиранию составного транзистора V10-V11 и появлению логического "0" на выходе датчика.

Оптотинисторы в ДПВ работают в специальном режиме, когда ток оптотинистора во включенном состоянии меньше тока удержания, что дости­гается включением последовательно с оптотинистором резистора с дос­таточно большим сопротивлением. В таком режиме оптотинистор, включенный в цепь постоянного тока, сразу же выключается при отсутствии засветки, т.е. светодиод управляет не только моментом включения оптотинистора, но и моментом его выключения.

Переключением комплектов управляет логическое устройство УЛ. Функционально УЛ состоит из ноль органа (НО), триггеров заданно­го и истинного положения (ТЗП, ТИП), схемы совпадания (СС) и схе­мы задержки (З). Элементная база - логические микросхемы 511 серии и операционный усилитель - 153 серии.

Входными сигналами логического устройства являются: сигнал с нелинейного звена ( ), сигналы блокировки о наличии управля­ющих импульсов из СИФУ ( ), сигнал о наличии тока в силовой цепи с ДПВ ( ). Выходными являются сигналы, управляющие клю­чами "В" и "Н", а также сигнал Up, запрещающий формирование импулъсов в СИФУ.

Нуль-орган на входе УЛ реагирует на знак сигнала , кото­рый показывает желаемое состояние ключей ''В'' и "Н'',т.е. положений ТЗП и ТИП. Резистор R21 осуществляет согласование по току вы­ходного разнополярного сигнала НО (± ) со входом логического элемента DD1.4.

При отсутствии тока в силовой цепи, управляющих импульсов в СИФУ и сигнала о наличии безтоковой паузы, на одном из входов триггера заданного положения формируется нулевой логический уро­вень, и триггер устанавливается в заданное сигналом положе­ние (отсюда и название - триггер заданного положения). Если в этот момент времени триггер истинного положения находится в инверсном по отношению к ТЗП состоянии, то на входах схем совпаде­ния (DD3.3, DD3.4) будут действовать разные по уровню логические сигналы, следовательно, один из них "0", и поэтому на выходах схем совпадения установятся логические единицы.

С этого момента времени ни один из ключей "Вперед" или "Назад" не включен (управляющие импульсы не поступают на силовые тиристоры), на выходе DD3.2 действует логический сигнал Up=0, который через DD2.3 (рисунок 4.3) осуществляет перевод в и одновременно запрещает формирование управляющих импульсов в СИФУ. Конденсатор С2 (рисунок 3.4) в узле задержки начинает заряжаться че­рез резистор R22 и выходную цепь микросхемы DD3.3. Когда на­пряжение на С8 достигнет порогового уровня логических микросхем (приблизительно 7,5 В), на соответствующем входе ТИП сформируется короткий нулевой импульс, который установит триггер истинного по­ложения в такое же состояние, что и ТЭП. С этого момента на одном из выходов схемы совпадения сформируется логический ноль и будет включен соответствующий ключ (В или Н), подключающий нужную группу импульсных трансформаторов, а на выходе DDЗ.2 сформируется сигнал Up = I и снимется запрет на формирование управляющих импульсов в СИФУ.

Сформированные управляющие импульсы и силовой ток преобразо­вателя заблокируют включившийся комплект тиристоров, который будет оставаться в работе до тех пор, пока при изменившейся полярности сигнала не снизится до нуля ток нагрузки. Отметим, что при > 0 в статическом режиме работы электропривода включен комплект "Вперед", при < 0 - "Назад".

Ключи "Вперед", "Назад" представляют из себя ключевые усилители мощности, построенные по каскадной схеме (т.е. на транзисто­рах с разной проводимостью). Управление ключами осуществляется сигналами с логического устройства через R29 и R30.

Выходной сигнал для переключения ключей в ДT и ПХ снимается с первого каскада (с транзисторов V21, V22 через развязывающие диода V17, V18). Составные транзисторы V23, V25, V24, V26. являются соответственно кл.H1 и кл.В1 и предназначены для подключе­ния групп импульсных трансформаторов комплектов "Назад" и ''Вперед''.

В исходном состоянии, при логических единицах на выходах ло­гического устройства, ключи "Вперед", "Назад" закрыты напряжением смещения от источника + 24 В. Ключи открываются низким логическим сигналом с УЛ, причем в каждый момент времени может быть открытым один из ключей "Вперед'' или "Назад''. Диаграммы сигналов при пере­ключении комплектов приведены на рисунке 3.6.