15.Выходные и входные устройства сифу тп.

Входные устройства СИФУ ТП.

Входное устройство(ВУ) формирует аналоговый сигнал управ-я (U_У ) на СИФУ ТП, учитывающий задающее воздействие, воздействие сигналов обр. связей, корректирующее воздействие. Для реализации возложенных на ВУ ф-ций необходимо осуществить:

1.Фильтрацию всех поступающих сигналов;

2.Выполнить все нужные логические действия с поступившими сигналами (суммир-е с учетом их знаков, интегр-е тех сигналов, воздействие которых должно определяться их средними значениями);

3.Усиление результирующего сигнала;

4.Ограничение U_У допустимыми минимальными и максимальными значениями.

Перечисленные ф-ции выполняются, обычно, своим, специальным, предназначенным для этого устр-вом, схемная и элементная реализация которого может иметь массу вариантов. Рассматривать эти варианты нецелесообразно, но некоторые тенденции в реализации этих устройств можно отметить:

1.Т.к. мощ-ти поступающих сигналов малы, в качестве фильтров обычно используют пассивные однозвенные R-C фильтры - Г- образные и П - образные;

2.Ф-я суммир-я реализ-ся сумматором,сделанным на операц. усилителе, Пр:сх.на рис 38:

3.Усиление результирующего сигнала выполняется усилителем пост. тока, выполненным на транзисторах либо на операц. усилителях.

4.Ограничение U_У сверху и снизу может быть реализовано с помощью кремниевых стабилитронов.

Выходные устройства СИФУ ТП. (формирователи импульсов).

Обычно в сист. управл-я операции формир-я импульсов, их усиления и гальванической развязки с сист. управл-я осуществляются одним узлом - “выходным устр-вом” (Вых.У). В др. литер. источниках они именуются “формирователями импульсов” (ФИ).Пр: сх. устр-ва на рис 39:

Оно состоит из: вых. транзистора VT, мощ-ть которого позволяет обеспечить все требуемые параметры управляющих импульсов; импульсного трансф-ра (Тр-И), со втор. обмотки которого снимаются импульсы, поступающие на управляющий электрод тиристора.

Большое влияние на параметры включающего импульса в ФИ оказывает Тр-И. Одним из основ. требований к нему явл-ся обеспечение min искажения трансформируемого импульса. С этой целью при разработке этих трансф-ров применяют спец. меры по их конструктивному исполн-ю.В частности, конструкцию магнитопровода и расположение витков перв. и втор. обмоток выбирают из усл. обеспечения min значений потоков рассеяния и межвитковых емкостей.Пр: кольцевые, витые из пермалоевой магнито мягкой ленты сердечники и экранированный намоточный провод. Это объясняется тем, что потоки рассеяния, характеризуемые обычно в трансф-ре индуктивностью рассеяния обмоток, влияют на передачу фронта импульса. Если индуктивности рассеяния и межвитковые емкости велики, то фронт импульса на втор. обмотке становится более пологим. В приведенной сх. для интенсивного нарастания тока в перв. обмотке трансф-ра в момент формирования импульса введена полож. обр. связь, для чего предусмотрена дополнительная втор. обмотка трансф-ра, включенная в цепь управл-я (2).

Для предотвращения утечки тока ч-з вых. цепь (Э-К) транзистора и намагничивания сердечника трансф-ра этими токами утечки в промежутках м/у рабочими импульсами, предусмотрен источник запирающей ЭДС (E_запир.), который запирая транзистор в промежутках м/у рабочими импульсами, предотвращает подмагничивание сердечника, но не препятствует четкому вкл. транзистора VT при создании условий для прохождения i_вкл.

ДиодV_D2, установленный ║ перв. обмотке трансф-ра, затягивает процесс размагничивания импульсного трансф-ра в промежутках м/у рабочими импульсами и, этим защищает транзистор VT от пробоя импульсом перенапряж, который возник бы при отсутствии V_D2 .

Особенность работы Тр-И в ФИ - они передают однополярные импульсы, т.е. работают на частном цикле кривой намагничивания магнитопровода. Это ухудшает использование стали магнитопровода, →, приводит к ухудшению массо-габаритных показателей трансф-ра. Для более полного использования стали трансф-ра в некоторых случаях применяют медленное перемагничивание магнитопровода током, противоположным току основных импульсов, что позволяет работать на всей кривой намагничивания.

Масса и габариты Тр-И в основном определяются амплитудой и длительностью трансформируемых импульсов. Поэтому в мощных ТП, когда имеет место групповое (║ и послед-е) включение вентилей, вес и габариты Тр-И становятся чрезмерными.

Поэтому в целях уменьшения этих параметров трансф-ра может быть использован принцип формирования включающих импульсов, основанный на представлении включающего импульса в виде выпрямленного напряж. высокой частоты. Сущность принципа закл.(рис.40): перем. напряж. высокой частоты (20100 кГц) от высокочастотного генератора ВЧГ ч-з промежуточный трансф-р Тр1 со средней точкой поступает на трансф-р Тр2 оконечного узла канала управл-я и далее выпрямляется диодами V_D3 , V_D4 .

Диоды V_D1 и V_D2 и транзистор VT используются для формир-я длительности включающего импульса. Когда на базу транзистора VT поступает импульс управл-я U_У (Пр:с дифференц. устр-ва, задающего длительность включающего импульса), транзистор вкл. В результате этого перв. полуобмотки трансф-ра Тр2 и втор. полуобмотки трансф-ра Тр1 соединяются м/у собой ч-з диоды V_D1 , V_D2 и включающий транзистор VT.

Напряж., возникающее на втор. обмотке трансф-ра Тр2 выпрямляется диодами V_D3 и V_D4 , фильтруется конденсатором “с” и поступает на управляющий электрод тиристора. Изменяя длительность включенного состояния транзистора VT, можно регулир-ть ширину включающего импульса. Благодаря высокой рабочей частоте трансф-ры Тр1 и Тр2, выполняемые обычно на ферритовых магнитопроводах, имеют сравнительно небольшие массу и габариты.

Использование трансф-ров для гальванической развязки сист. управл-я (СИФУ ) и силовой части преобразователя имеет ряд «-».Основной - наличие паразитных (емкостных и электромагнитных) связей м/у перв. и втор. обмотками, затрудняющих обеспечение помехозащищенности узлов и элементов преобразователя.

Значительно более перспективными эл-тами, обеспечивающими гальваническую развязку в цепях преобразователя явл-ся оптронные электронные приборы, Пр: оптопары (оптроны).

Оптрон- прибор, состоящий из 2 эл-тов: управляющего и управляемого, м/у которыми имеется только оптическая связь. Последняя практически не чувствительна к изменениям эл-магн. поля, что позволяет использовать оптопары для развязки цепей и не прохождения от одной цепи к другой различного рода помех.

Управляющим элементом оптопары- источником света- обычно является арсенидогаллиевый светодиод, излучающий свет при токах (5-20)mА и напряж (1.2-1.5)В.

В качестве управляемого элемента- приемника света- обычно используются фотодиоды, фототранзисторные и фототиристорные полупроводниковые приборы.

На рис 41 представлена одна из типовых оптоэлектронных тиристорных схем, используемых в качестве оконечного узла выхо. устр-ва. Для согласования параметров силового тиристора V_S2 и вх. параметров фотодиодного оптрона “Опт” в сх. использ-ся промежуточный тиристор V_S1. Отметим, что в рассматриваемой сх. благодаря использованию оптрона влияние режима работы силового тиристора на эл. цепи СИФУ - незначительно.

Для управл-я мощными фототиристорами разработан и примен-ся оптич. способ. Суть этого способа закл-ся в использовании для вкл. фототиристоров мощного направленного светового потока. В качестве источника потока могут быть использованы лазеры.