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PATENTANSPRÜCHE
1. Spannungsnulldurchgang-Geber für Hochspannung, der einen ohmschen Spannungsteiler mit einem Gleichrichter am Ausgang des Spannungsteilers und einen Zenerdiodenbegrenzer enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber mit einem Transistor-Sperrschwinger ausgestattet ist, dessen Transistorbasis (13) über einen Kondensator (39) mit einer der Eingangsklemmen (31) des Gleichrichters verbunden ist, wobei parallel am Ausgang des Gleichrichters ein Speicherkondensator (34) und zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren (37 und 38) angeschlossen sind, welche in Reihe geschalteten Kondensatoren (37, 38) mit Zenerdioden (35, 36) des Zenerdiodenbegrenzers überbrückt sind, deren gemeinsamer Punkt mit dem Emitter des Transistors (13) des Sperrschwingers verbunden ist, welcher Sperrschwinger über einen Dynistor (23) an den Ausgang des Gleichrichters angeschlossen ist.
2. Geber nach Patentanspruch I für die Verwendung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (14) des Sperrschwingers eine zusätzliche Wicklung (43) aufweist, deren Anschlüsse mit dem Kollektor und dem Emitter eines Transistors (44) verbunden sind, an dessen Basis über einen mit dieser verbundenen Widerstand (47) das Signal über das Vorhandensein des Stromes im Hochspannungs-Thyristorventil (7) zu führen ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hoch- und Höchstspannungstechnik, und betrifft einen Spannungsnulldurchgang-Geber, der einen ohmschen Spannungstei- ler mit einem Gleichrichter am Ausgang des Spannungsteilers und einen Zenerdiodenbegrenzer enthält. Ein solcher Geber ist für die Anwendung in den Fällen geeignet, wenn eine Information über die Zeitpunkte des Nulldurchganges der Hochspannung sowie die Übertragung dieser Information von der Stelle des hohen Potentials zu einer sich auf Erdpotential befindlichen Stelle erforderlich ist. Insbesondere kann ein solcher Geber in Steuersystemen von Hochspannungs-Thyristoren für Hochspannungs-Stromrichter der Gleichstrom-Übertragungsleitungen verwendet werden, wo jenes Steuerverfahren durchzuführen ist, das beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr.
3 715 606 mit dem Titel 2 Verfahren zur impulsartigen Steuerung von Hochspannungs-Gleichrichtern, z.B. Thyristoren, die in einem mehrphasigen Stromrichter arbeiten, und Steuersystem zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben ist.
In bekannten Gebern des Spannungsnulldurchganges werden Kombinationen von bistabilen Multivibratoren, Verstärkern, Wechselrichtern, Trigger, Summatoren und anderen elektronischen Schaltungen verwendet (siehe z.B. USA-Patentschriften Nrn. 3 348 068 Kl. 307 88.5, Int. Kl. HO3k, 1967, Schwellendiskriminator und Detektor des Nulldurchganges des Signals ; Nt 3 394 271, Kl. 307-235, Int. Kl HO3k, 1968, Impulsformungsschaltung für die Anzeige der Übergangspunkte der Wechselspannung vom positiven zum negativen Potential ; N @ 3 466 551, Kl. 328-146, Int. Kl. H03k 5/20, 1969, Null-D uektor, in dem ein multiplikativer Demodulator verwendet wird ; Nr. 3 560 768, Kl. 307-235, Int.
Kl H03k 5/20 1971 Schaltung zur Feststellung des Durchganges der Spannung durch das Nullniveau ; Nr. 3 768 024, Kl. 328-150, Int. Kl. HO3k, 5/20.1973, Schaltung zum Feststellen der Schnittpunk @ des Nullpegels ).
Diese Ei nichtungen weisen eine Reihe von wesentlichen Nachteilen 2 d, die ihre Anwendung in Hochspannungssystemen erschwe ren. Sie sind kompliziert, enthalten eine relativ grosse Zahl von Transistoren und anderen Baulelementen, was ihre Betriebstüchtigkeit beeinträchtigt, erfordern eine getrennte Speisequelle und haben eine ralativ grosse Leistungsaufnahme.
Es sind keine Massnahmen in ihnen vorgesehen, die ihre Störfestigkeit beim Betrieb in starken elektromagnetischen und elektrostatischen Feldern sicherstellen. Ausserdem sind für die Übertragung der Information vom hohen Potential auf das Erdpotential bei ihrer Anwendung zusätzliche Schaltungen zur Formierung und Umformung von Signalen erforderlich.
In bekannten Geberschaltungen des Nulldurchganges der Hochspannung, die in Steuersystemen von Hochspannungsthyristoren für die Stromrichter in Gleichstromübertragungen Anwendung finden, werden ohmsche Spannungsteiler und Schwellenelemente angewendet, z.B. Begrenzer mit Zenerdiodenstabilisatoren (siehe z.B. die oben angegebene USA-Patentschrift Nr. 3 715 606; schwedische Patentschrift Nr.338 099, 1969, Statischer Umformer auf Thyristoren , BRD-Patentanmeldung Nr. 2 003 659,1969, Verfahren und Anordnung zum Schutz von Thyristoren ; akzeptierte japanische Patentanmeldung Nr. 51771/72, 1969, Steuereinrichtungen für Thyristoren ). Jedoch fehlen in allen diesen bekannten Einrichtungen Bauelemente, die eine Übertragung der Information über die Nulldurchgänge der Hochspannung vom hohen Potential auf Erdpotential gewährleisten.
Die in der französischen Patentanmeldung Nr. 2 154 770, Kl. Gol 19/00 Int. Kl. H03k 17/00, 1973, Detektor des Nulldurchganges (analog zur USA-Patentschrift Nr.
3 693 027) beschriebene Einrichtung enthält einen stufenartigen ohmschen Spannungsteiler, einen Kondensator, der über eine Gleichrichterdiode parallel zum Niederspannungsarm des Spannungsteilers geschaltet ist, eine mit einem Transistor bestückte Taststufe, die parallel zum Kondensator geschaltet ist, einen Thyristor, der beim Ansprechen der Taststufe leitend wird und in Reihe mit einer Leuchtdiode liegt, die die Übertragung der Information über die Zeitpunkte des Nulldurchganges der Wechselspannung vom hohen Potential auf das Erdpotential sicherstellt.
Diese Einrichtung weist folgende Nachteile auf: a) Vorhandensein eines getrennten aktiven Elementes (Thyristors) für die Steuerung der Leuchtdiode; b) relativ geringe Arbeitsgeschwindigkeit der Einrichtung, was erstens durch die Zeit, die zum Aufladen des Kondensators über den hochohmigen Teilerarm bis auf die Spannung erforderlich ist, bei der der Thyristor leitend und ein genügende Leuchtung ergebender Strom durch die Leuchtdiode gesichert wird, und zweitens durch die eigenen Ein- und Ausschaltzeiten des Thyristors bedingt ist.
Somit kann die gegebene Einrichtung nicht zum Ermitteln von Zeitpunkten des Nulldurchganges von steil ansteigenden und hochfrequenten Wechselspannungen Anwendung finden; c) Vorhandensein einer bestimmten nichtregelbaren Ansprechschwelle der Einrichtung, was im Zusammenhang mit der Aufladung des Kondensators nur von einer (positiven) Halbwelle der Wechselspannung und dem Ausbleiben von energiespeichernden Elementen die Anwendung dieser Einrichtung in Steuersystemen von Hochspannungsventilen der Stromrichter erschwert, z.b. bei der Arbeit der letzteren in Betrieben, wenn ihr Regelungswinkel gleich Null oder nah zu dem Nullwert ist.
Die vorliegende Erfindung und ihre Weiterausbildung bezweckt die Beseitigung der angegebenen Nachteile.
Ausserdem fehlen in allen oben erwähntern bekannten Einrichtungen Elemente, die das Ansprechen des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung bei Stromdurchfluss durch den Hochspannungsthyristor (im Falle der Anwendung des Gebers im Steuersystem des letzteren) verhindern, was eine wirksame Anwendung dieser Einrichtung in Steuersystemen von Hochspannungs-Thyristorventilen, die eine innere Induktivität aufweisen, unmöglich macht.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Geber für die Nulldurchgänge einer Hochspannung zu entwik
keln, indem eine Vereinfachung der Ermittlung und der Übertragung der ermittelten Nulldurchgänge der Hochspannung von einer Stelle hohen Potentials zu einer Stelle auf Erdpotential möglich ist. Dies soll insbesondere im Steuersystem von Hochspannungsthyristoren erreicht werden, und zwar durch die Vereinigung der Ermittlung des Zeitpunktes des Nulldurchganges der Hochspannung und der Formierung und Umformung des Signals über den Spannungsnulldurchgang in einer Einrichtung.
Ausserdem soll dieser Geber wirtschaftlich, störunempfindlich und schnellwickend sein.
Die gegebene Aufgabe wird beim Geber der eingangsgenannten Art erfindungsgemäss so gelöst, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.
Ausserdem ermöglicht die vorliegende Erfindung auch, dass ein allfälliges Fehlansprechen des Gebers bei der Anwendung desselben im Steuersystem eines Hochspannungsthyristorventils ausgeschlossen wird, der eine innere Induktivität aufweist.
Für die Verwendung im Steuersystem eines Hochspannungsthyristorventils ist es zweckmässig, den Geber so auszubilden, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 definiert ist.
Der erfindungsgemässe Geber der Nulldurchgänge der Spannung weist eine Reihe von Vorteilen auf, die sich besonders günstig bei seiner Anwendung in Steuersystemen von Hochspannungs-Thyristoreinheiten auswirken:
1. Der Geber dient nicht nur zur Ermittlung des Zeitpunktes des Nulldurchganges der Spannung zwischen zwei Punkten sondern er ist auch zur Formierung und Umformung des impulsartigen Signals über den Spannungsnulldurchgang zu dessen Über tragung über einen Lichtverbindungskanal vom hohen Potential auf Erdpotential geeignet, was eine Vereinfachung des Steuersystems eines Hochspannungs-Thyristorventils ermöglicht.
2. Der Geber kann für die Ausnutzung eines Lichtverbindungskanals zwischen dem hohen und dem Erdpotential ausgelegt werden, was die Notwendigkeit der Anwendung von Isoliertransformatoren für die Übertragung des oben angegebenen Impulssignals auf das Erdpotential ausschliesst.
3. Die Anwendung eines Sperrschwingers, der ein kurzes (in der Grössenordnung von einigen Mikrosekunden) Impulssignal ausgibt, als Ausgangsstufe des Gebers erleichtert die Anforderungen an die lichtabgebende Einrichtung des Lichtverbindungskanals und vereinfacht die Schaltung des letzteren, so kann beispielsweise im einfachsten Fall eine Leuchtdiode als die lichtabgebende Einrichtung des Lichtverbindungskanals eingesetzt werden.
4. Der Geber erfordert keine getrennte Speisequelle, weil die Bespeisung des Gebers unmittelbar von der Spannung des Gebers und des Systems als Ganzes vereinfacht und ihre Betriebstüchtigkeit erhöht.
5. Eine Vereinfachung der Schaltung des Gebers und eine Erhöhung seiner Betriebstüchtigkeit wird auch dadurch erreicht, dass z.B. eine Gleichrichter-Brückenschaltung gleichzeitig als ein Element des Speisestromkreises des Gebers und als ein empfindliches Element dient.
6. Der Geber ist sehr wirtschaftlich, weil seine Schaltung keine Elemente enthält, die die energiespeichernden Kondensatoren während der Zeitintervalle, wenn kein Signal über einen Spannungsnulldurchgang ausgegeben wird, entladen.
7. Der Geber weist eine hohe Störfestigkeit und Arbeitsgeschwindigkeit auf.
8. Bei der Anwendung des Gebers im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils, welcher eine merkliche innere Induktivität aufweist, ist das Ansprechen des Gebers unter der Einwirkung eines Spannungsabfalls an dieser Induktivität sowie infolge beliebiger anderer Ursachen während des Zeitintervalls des Stromdurchflusses durch den Hochspannungs-Thyristorventil ausgeschlossen.
9. Der Geber kann ohne Veränderung auch in Systemen mit hoher und ultrahoher Wechsel- und Gleichspannung in allen Fällen eingesetzt werden, in denen Spannungsnulldurchgänge zwischen zwei auf Hochspannungspotential liegenden Punkten ermittelt werden müssen.
10. Der Geber ermöglicht die Registrierung der Nulldurchgänge von hochfrequenten Spannungsschwingungen (mit einer Frequenz von einigen zehn Kilohertz).
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand an einigen Ausführungsbeispielen an Hand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Er zeigen: Fig. 1 - Anschlussschema des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung im Wechsel- oder Gleichstrom-Hochspan- nungssystem;
Fig. 2- Anschlussschema des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung bei seiner Ausnutzung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils, der für die Stromrichter in Gleichspannungsübertragungen bestimmt ist;
Fig. 3- Schaltbild des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung nach der Erfindung;
Fig. 4- Schaltbild des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung bei seiner Anwendung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils (eine Variante der Erfindung);
Fig. 5, 6 - Formen der sinusförmigen Spannung U, und U2 zwischen den Anschlusspunkten des Gebers;
;
Fig. 7 - Impulsform der Spannung U3 am Ausgang des Gebers;
Fig. 8,9 und 10 - vereinfachte Formen der Spannungen U@ U2 und U3 bei der Anwendung des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils;
Fig. 11-Form der Spannung U, zwischen den Anschlusspunkten des Gebers auf Fig. 4;
Fig. 12 - Form des Stroms 1, welcher den Hochspannungsthyristorventil durchfliesst;
Fig. 13- Verlauf der Spannung U2 zwischen den Anschlusspunkten des Gebers auf Fig. 4;
Fig. 14-Verlauf der Spannung U3 am Ausgang des Gebers;
Fig. 15 - Verlauf der Spannung U4 am Ausgang des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes.
In Figur 1 ist das Anschlussschema des vorliegenden Gebers für Nulldurchgang der Spannung an ein System mit hoher Gleich- oder Wechselspannung gezeigt. Der Geber 1 ist über einen Widerstand 2 an die Punkte 3 und 4 des Hochspannungssystems angeschlossen, zwischen welchen die Spannungsnulldurchgänge (von negativen zu positiven Werten und umgekehrt) registriert werden müssen. Der Ausgang des Gebers 1 ist über einen Verbindungskanal 5, z.B. über einen mit Licht arbeitenden Kanal, an den Eingang einer am Erdpotential befindlichen Empfangseinrichtung angeschlossen.
In Figur 2 ist das Anschlussschema desselben Gebers gezeigt, wenn er im Steuersystem eines Hochspannungsthyristorventils verwendet wird, der für die Stromrichter zur Gleichstromübertragung bestimmt ist. In diesem Fall ist der Geber 1 über den Widerstand 2 zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 eines Hochspannungsthyristors 7 angeschlossen. Der Ausgang des Gebers 1 ist über den Verbindungskanal 5 (z.B. einen mit Licht arbeitenden Kanal) an den ersten Eingang einer Einheit 8 mit logischen Schaltungen angeschlossen, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Systems 9 zur automatischen Regelung des Stromrichters (auf der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden ist.
Der Ausgang der Einheit 8 mit logischen Schaltungen ist mit einer Quelle 10 von Lichtsteuerimpulsen verbunden, deren Ausgang über einen Verbindungskanal 11 an den Eingang eines Umformers 12 der Lichtimpulse in elektrische Steuerimpulse angeschlossen ist, dessen Ausgänge mit Steuerelektroden der Thyristoren des Hochspannungs-Thyristorventils 7 verbunden sind. Zwecks Übersichtlichkeit ist in Figur 2 nur ein Thyristor dargestellt.
In Figur 3 ist das Schaltbild des Gebers selbst dargestellt.
Das Hauptelement des beschriebenen Gebers 1 bildet ein Sperrschwinger, der einen Transistor 13, einen Transformator 14, weitere Widerstände 15, 16, Dioden 17, 18, Zenerdioden 19, einen Widerstand 20 und eine Diode 21 enthält. Der Anfang der Kollektorwicklung 22 des Transformators 14 ist über einen Dynistor 23 mit dem Pluspol 24 der mit Dioden 25, 26, 27, 28 bestückten Gleichrichterschaltung und der Punkt 29, in dem die Elemente 16, 17, 18, 19 des Sperrschwingers zusammengeschaltet sind, ist mit dem Minuspol 30 der Gleichrichterschaltung verbunden.
Der Eingang der Gleichrichterschaltung (Punkt 31 und 32) ist parallel zum Regelwiderstand 33 geschaltet, dessen eines Ende mit dem Punkt 4 und das andere über den Widerstand 2 mit dem Punkt 3 verbunden sind, wobei zwischen den Punkten 3 und 4 die zu kontrollierende Spannung angelegt ist. Parallel zum Ausgang der Gleichrichterschaltung sind der Speicherkondensator 34 und ein Zenerdioden-Spannungsbegrenzer geschaltet, der sich aus in Reihe geschalteten Zenerdioden 35, 36 zusammensetzt, welche durch Kondensatoren 37, 38 überbrückt sind, wobei ihr Verbindungspunkt an den Emitter des Transistors 13 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 13 des Sperrschwingers ist über den Kondensator 39 mit dem Punkt 31 des Eingangs der Gleichrichterschaltung verbunden.
Die Ausgangswicklung des Transformators 14 des Sperrschwingers ist über die Diode 40 mit dem Eingang der lichtabgebenden Einrichtung 41 (z.B. lichtabgebende Diode) verbunden.
Auf Fig. 4 ist das Prinzipschaltbild des Gebers 1 der Spannungsnulldurchgänge aufgeführt, der im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils 7 eingesetzt wird, das die innere Induktivität 42 aufweist. In diesem Fall hat der Transformator 14 des Sperrschwingers die zusätzliche Wirkung 43, deren Enden mit dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 44 verbunden sind. Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 44 ist der stabilisierende Widerstand 45 geschaltet. Der Emitter des Transistors 44 ist mit einem Ende des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes 46 und die Basis des Transistors 44 über den Widerstand 47 mit dem anderen Ende des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes 46 verbunden, der in Reihe mit dem Hochspannungs Thyristorventil 7 liegt.
Der spannungsabhängige Nebenschlusswiderstand 46 kann eine Parallelschaltung des Widerstandes 48 und 49 oder z.B. einen Stromtransformator (auf Fig. nicht gezeigt) darstellen, dessen Sekundärwicklungsenden mit der Anode und Kathode der Diode 49 verbunden sind und die Primärwicklung in Reihe mit dem Hochspannungs-Thyristorventil 7 geschaltet ist.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der Geber 1 der Nulldurchgänge der Hochspannung auf Hochspannungspotential angeordnet wird und zur Ermittlung der Zeitpunkte der Nulldurchgänge der Spannung zwischen den Punkten 3 und 4 eines Gleich- oder Wechselstrom-Hochspannungssystems von negativen zu positiven Werten (oder ungekehrt) sowie zur Übertragung von schmalen Impulssignalen in diesen Zeitpunkten über den Verbindungskanal 5 (z.B. über Lichtverbindungskanal) vom Hochspannungspotential zur auf Erdpotential befindlichen Empfangseinrichtung 6 dient.
Bei der Anwendung des Gebers 1 der Nulldurchgänge im Steuersystem des Hochspannungs-Thyristorventils 7, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, führt der Geber 1 das Potential der Kathode 4 des Ventils 7 und die von ihm gebildeten Impulssignale über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der Spannung zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 des Ventils 7 werden über den Verbindungskanal 5 dem ersten Eingang der Einheit 8 der logischen Schaltungen des Steuersystems des Ventils 7 zugeführt. Dem zweiten Eingang der Einheit 8 der logischen Einheiten wird ein Signal vom automatischen Regelsystem des Stromrichters 9 zugeführt, welche, den Zeitpunkt des Anfangs und die Dauer des gegebenen Intervalls der leitenden Zustandes des Ventils 7 bestimmt.
Die Impulssignale vom Geber 1 der Spannungsnulldurchgänge erscheinen am Ausgang der Einheit 8 der logischen Schaltungen nur in den Fällen, wenn die Spannung zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 des Ventils 7 während des Intervalls des leitenden Zustandes durch Null geht, welcher durch das automatische Regelsystem 9 des Stromrichters bestimmt wird.
Die Ausgangssignale der Einheit 8 der logischen Schaltungen gelangen an den Eingang der Quelle 10 von Lichtsteuerimpulsen, werden über den Verbindungskanal 11 dem Umformer 12 der Lichsteuerimpulse in elektrische Impulse zugeführt und dann unter Steuerelektroden der Thyristoren des Hochspannungs-Thyristorventils 2 verteilt. Auf diese Weise gelangt an die Steuerelektroden der Thyristoren des Hochspannungs-Thyristorventils 7 während jeder betriebsfrequenten Periode ein schmaler Steuerimpuls im Zeitpunkt des Anfangs des Intervalls des leitenden Zustandes des Ventils 7 sowie in jedem nachfolgenden Zeitpunkt der Vorzeichenänderung der Spannung am Ventil 7 während des gegebenen Intervalls des leitenden Zustandes (wenn solche Spannungsnulldurchgänge vorhanden sind), der vom Geber 1 der Spannungsnulldurchgänge registriert wird.
Wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist, bildet der Sperrschwinger, der mit dem Transistor 13 und dem Transformator 14 bestückt ist und die Bauelemente 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 enthält, das Hauptelement des beschriebenen Gebers 1 der Spannungsnulldurchgänge. Die Speisung des Sperrschwingers erfolgt vom unteren Arm des Spannungsteilers der aus Widerständen 2 und 33 gebildet und zwischen den Punkten 3 und 4 angeschlossen ist, über eine Gleichrichterschaltung mit Dioden 25, 26, 27, 28, an deren Ausgang die Speicherkondensatoren 34, 37, 38 angeschlossen sind. Die Gleichspannung an den angegebenen Kondensatoren,-d.h. die Speisespannung E des Sperrschwingers, wird durch die Zenerdioden 35 und 36 begrenzt.
Die durch die Zenerdioden 36 bestimmte Spannung am Kondensator 38 wird zur Sperrung des Transistors 13 beim Ausbleiben von Auslösesignalen ausgenutzt, wodurch die Störfestigkeit des Gebers 1 erhöht wird.
Beim Auftreten positiver Spannung zwischen Punkten 3 und 4 (z.B. Anode und Kathode eines Hochspannungs-Thyristorventils) steigt die positive Spannung im Punkt 31 gegenüber dieser im Punkt 30 an. Dieses Signal wird über den Kondensator 39 der Basis des Transistors 13 zugeführt und löst den Sperrschwinger aus.
Der Kondensator 39 bildet zusammen mit dem Eingangswiderstand des Sperrschwingers ein Differenzierglied, d.h. der Auslösestromimpuls fliesst durch den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 13 nur während der Anstiegszeit des positiven Potentials im Punkt 31 gegenüber dem Potential im Punkt 30.
Auf diese Weise dient die mit den Dioden 25, 26, 27, 28 bestückte und den Sperrschwinger bespeisende Gleichrichterschaltung gleichzeitig als ein empfindliches Element. Die Ansprechschwelle des Gebers 1 ist durch die Änderung des Wertes des Regulierwiderstandes 33 stetig regelbar.
Der Dynistor 23 verhindert das Ansprechen des Sperrschwingers während der Aufladung des Speicherkondensators 34 bis auf den Spannungswert, der für die normale Arbeit des Sperrschwingers ausreicht. Das aus dem Widerstand 20 und der Diode 21 bestehende Glied dämpft die freien Schwingungen im Transformator 14 nach dem Ansprechen des Sperrschwingers.
Die Diode 18 schützt den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 13 vor Überspannungen mit umgekehrtem Vorzeichen.
Und die Zernerdiode 19 schützt den Transistor 13 vor Rückspannungsspitzen an der Kollektorwicklung des Transformators 14.
Die Ausgangswicklung des Transformators 14 des Sperrschwingers ist mit der lichtabgebenden Einrichtung 41 (z.B. eine lichtabgebende Diode) belastet. Die Diode 40 schützt die lichtabgebende Einrichtung 41 gegen die Einwirkung von negativen Spannungsausschwingungen.
Die Auslösesignale können an den Eingang des Sperrschwingers nur dann gelangen, wenn die Dioden 26 und 28 der Gleichrichterschaltung stromlos werden, d.h. während der Anstiegszeit der Spannung zwischen den Punkten 31 und 30 vom Nullwert bis auf die Grösse der Speisespannung E des Gebers. Während der Zeitspannen, wenn die Diode 28 stromführend ist (die Spannung zwischen den Punkten 3 und 4 ist negativ), ist der Eingang des Sperrschwingers mit der geöffneten Diode 28 überbrückt, und wenn die Diode 26 stromführend ist (die Spannung zwischen den Punkten 31 und 32 ist positiv und liegt nicht über der Spannung am Kondensator 34), werden an den Eingang des Sperrschwingers (zwischen den Punkten 31 und 30) Speicherkondensatoren grosser Kapazität angeschlossen, an welchen die Spannung sich nur sehr langsam verändern kann.
Das bewirkt eine hohe Störfestigkeit des Gebers 1, was bei seinem Einsatz auf Hochspannungspotential unter dem Einfluss von starken elektromagnetischen und elektrischen Feldern besonders günstig ist.
Die Grösse des Stromsignals, welches den Sperrschwinger auslöst, steigt mit Vergrösserung der Anstiegsgeschwindigkeit der positiven Spannung zwischen den Punkten 31 und 30 an.
Das ergibt eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit des Gebers 1 gerade in den Fällen, wenn sie besonders nötig ist, u.zw. bei steilen Nulldurchgängen der Spannung zwischen den Punkten 3 und 4.
Das Vorhandensein von Speicherkondensatoren grosser Kapazität 34, 37, 38 ermöglicht mehrmaliges Ansprechen des Gebers 1 während einer Periode der Industriefrequenz, d.h. der Geber 1 kann die Nulldurchgänge der hochfrequenten Spannung (mit einer Frequenz von mehreren zehn Kilohertz) registrieren.
In Fig. 5 bis 7 sind die Kurven der sinusförmigen Spannung U1 zwischen den Punkten 3 und 4 aus Fig. 1-3, der Spannung U2 zwischen den Punkten 31 und 30 aus Fig. 3 und der Spannungsimpulse U3 am Ausgang des Gebers, die der lichtabgebenden Einrichtung 41 auf Fig. 3 zugeführt werden, gezeigt.
Wie es aus Fig. 5 ersichtlich ist, spricht der Geber 1 im Zeitpunkt t, des Nulldurchganges der Spannung U1 vom negativen zum positiven Wert an (die Ansprechschwellenspannung V des Gebers 1 ist in diesem Fall gleich Null angenommen), wenn die Spannung U2 sich sprunghaft von einem geringen negativen Wert (Spannungsabfall an der stromführenden Diode 28) zur positiven Speisespannung E ändert. Damit der Geber 1 im Zeitpunkt t2, d.h. beim Übergang der Spannung U1 vom positiven zum negativen Wert, anspricht, genügt es, die an die Punkte 31 und 32 auf Fig. 3 angeschlossenen Leiter umzuklemmen.
Auf Fig. 8 bis 10 sind vereinfachte Kurven der Spannungen
U1, U2, U3 bei der Anwendung des Gebers 1 im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils 7 (Fig. 2) dargestellt, welches in einer dreiphasigen Stromrichter-Brückenschaltung im Betrieb des diskontinuierlichen Gleichstromes arbeitet. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass der Geber 1 zweimal (in Zeitpunkten t, und t2) während einer industriefrequenten Periode bei Nulldurchgängen der Spannung U1 am Ventil 7 von negativen zu positiven Werten anspricht, wodurch er eine wiederholte Einschaltung des Ventils 7 im Zeitpunkt t2 während des vorgegebenen Intervalls des leitenden Zustandes des Ventils 7 sicherstellt.
Des öfteren bei der Anwendung des Gebers 1 im Steuersystem des Hochspannungs-Thyristorventils 7, welches eine innere Induktivität 42 (z.B. Induktivität der sättigenden Drosselspulen, der induktiven Stromteiler u. dgl.) aufweist, wie es auf Fig. 4 gezeigt ist, bei einer Änderung des Stromes durch das Ventil 7 (z.B. während des Schaltvorganges) tritt an dieser Induktivität die Spannung L. di/dt auf, die zum Ansprechen des Gebers 1 führen kann. Dieses Ansprechen des Gebers 1 ist nicht erforderlich, weil das Ventil 7 schon stromführend ist, d.h. das Ventil 7 ist schon eingeschaltet.
Zur Vorbeugung dieser Erscheinung ist man genötigt, die Ansprechschwelle V des Gebers 1 durch Vermischung der Grösse des Widerstandes 33 zu erhöhen, was unerwünscht ist, weil das zur Vergrösserung der Gesamtansprechzeit des Gebers 1 in bezug auf den Zeitpunkt des Nulldurchganges der Spannung am Ventil 7 führt.
Zur Ermöglichung der Verminderung der Ansprechschwelle des Gebers 1 und Vorbeugung eines Fehlansprechens des Gebers 1 bei einer Änderung des durch das Ventil 7 fliessenden Stroms ist in der Schaltung des Gebers 1 eine Verhinderungsschaltung, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, vorgesehen, die sich aus dem Transistor 44, der die Zusatzwicklung 43 des Transformators 14 überbrückt, und den Widerständen 45, 47 zusammensetzt, an die das Signal vom spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstand 46 gegeben wird, der beispielsweise eine Parallelschaltung aus Widerstand 48 und Diode 49 darstellt.
In Fig 11 bis 15 sind die Formen der Spannung U1 zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 des Ventils 7 (Fig. 4) des durch das Ventil 7 und den spannungsabhängigen Widerstand 46 fliessenden Stromes 1, der Spannung U2 zwischen den Punkten 31 und 30, der Spannung U3 am Ausgang des Gebers 1 und der Spannung U4 am Ausgang des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes 46 beim Aufsteuern des Ventils 7 bei einem Regelwinkel des Stromrichters von ca. 0 gezeigt.
Nach dem Aufsteuern des Ventils 7 im Zeitpunkt t1 fliesst durch es und den spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstand 46 ein Strom 1, welcher einen Impuls der positiven Spannung U1 im Zeitpunkt t2 hervorruft, der die Ansprechschwelle V des Gebers 1 erreicht. Das Signal U4 vom spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstand 46 gelangt an die Basis des Transistors 44, der letztere wird aufgesteuert, der Widerstand zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 44 steigt unter den kritischen Widerstandswert der Belastung des mit dem Transistor 13 bestückten Sperrschwingers, und der Sperrschwinger lässt sich selbst beim Vorhandensein von Auslösesignalen U2, die seinem Eingang über den Kondensator 39 im Zeitpunkt t2 zugeführt werden, nicht mehr auslösen.
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PATENT CLAIMS
1. Voltage zero crossing encoder for high voltage, which contains an ohmic voltage divider with a rectifier at the output of the voltage divider and a Zener diode limiter, characterized in that the encoder is equipped with a transistor blocking oscillator, the transistor base (13) via a capacitor (39) with one of the input terminals (31) of the rectifier is connected, a storage capacitor (34) and two capacitors (37 and 38) connected in series being connected in parallel to the output of the rectifier, which capacitors (37, 38) connected in series with Zener diodes (35 , 36) of the Zener diode limiter, the common point of which is connected to the emitter of the transistor (13) of the blocking oscillator, which blocking oscillator is connected to the output of the rectifier via a dynistor (23).
2. Encoder according to claim I for use in the control system of a high-voltage thyristor valve, characterized in that the transformer (14) of the blocking oscillator has an additional winding (43), the connections of which are connected to the collector and the emitter of a transistor (44) , at the base of which, via a resistor (47) connected thereto, the signal of the presence of the current in the high-voltage thyristor valve (7) is to be conducted.
The present invention relates to the field of high and extra-high voltage technology, and relates to a voltage zero crossing sensor which contains an ohmic voltage divider with a rectifier at the output of the voltage divider and a Zener diode limiter. Such an encoder is suitable for use in cases where information about the times of zero crossing of the high voltage and the transmission of this information from the point of high potential to a point at ground potential is required. In particular, such an encoder can be used in control systems of high-voltage thyristors for high-voltage converters of the direct current transmission lines, where that control method has to be carried out, which is described, for example, in US Pat. No.
3 715 606 with the title 2 Process for the pulse-like control of high-voltage rectifiers, e.g. Thyristors, which work in a multi-phase converter, and control system for performing this method is described.
In known sensors of the zero voltage crossing, combinations of bistable multivibrators, amplifiers, inverters, triggers, summators and other electronic circuits are used (see, for example, U.S. Pat. Nos. 3,348,068 Kl. 307 88.5, Int. Kl. HO3k, 1967, threshold discriminator and detector the zero crossing of the signal; Nt 3 394 271, Kl. 307-235, Int. Kl HO3k, 1968, pulse shaping circuit for displaying the transition points of the AC voltage from positive to negative potential; N @ 3 466 551, Kl. 328-146, Int Cl. H03k 5/20, 1969, zero detector using a multiplicative demodulator; No. 3 560 768, cl. 307-235, Int.
Kl H03k 5/20 1971 Circuit for determining the passage of the voltage through the zero level; No. 3 768 024, Kl. 328-150, Int. Kl. HO3k, 5 / 20.1973, circuit for determining the intersection @ the zero level).
These openings have a number of significant disadvantages 2 d, which make their use in high-voltage systems difficult. They are complicated, contain a relatively large number of transistors and other components, which impair their operational efficiency, require a separate supply source and have a relatively large power consumption .
There are no measures in place to ensure their immunity to interference when operating in strong electromagnetic and electrostatic fields. In addition, additional circuits for the formation and reshaping of signals are required for the transmission of the information from the high potential to the earth potential when they are used.
In known high voltage zero crossing transducer circuits used in high voltage thyristor control systems for power converters in DC transmissions, ohmic voltage dividers and threshold elements are used, e.g. Limiter with Zener diode stabilizers (see, for example, the above-mentioned US Pat. No. 3,715,606; Swedish Pat. No. 3,338,099, 1969, static converter on thyristors, FRG patent application No. 2,003,659,1969, method and arrangement for protecting thyristors ; Accepted Japanese Patent Application No. 51771/72, 1969, control devices for thyristors). However, in all of these known devices there are no components which ensure the transmission of the information about the zero crossings of the high voltage from the high potential to earth potential.
The in French patent application No. 2 154 770, Kl. Gol 19/00 Int. Kl. H03k 17/00, 1973, detector of the zero crossing (analogous to USA patent no.
3 693 027) described device contains a step-like ohmic voltage divider, a capacitor which is connected via a rectifier diode in parallel to the low-voltage arm of the voltage divider, a switching stage equipped with a transistor, which is connected in parallel with the capacitor, a thyristor, which is conductive when the switching stage responds is and is in series with a light emitting diode, which ensures the transmission of information about the times of zero crossing of the AC voltage from high potential to earth potential.
This device has the following disadvantages: a) the presence of a separate active element (thyristor) for controlling the light-emitting diode; b) relatively low operating speed of the device, firstly due to the time required to charge the capacitor via the high-resistance divider arm up to the voltage at which the thyristor is conductive and a sufficient lighting current is ensured by the light-emitting diode, and secondly by the thyristor's own on and off times are conditional.
Thus, the given device cannot be used to determine times of zero crossing of steeply rising and high-frequency AC voltages; c) The presence of a certain non-adjustable response threshold of the device, which, in connection with the charging of the capacitor only by a (positive) half-wave of the AC voltage and the absence of energy-storing elements, complicates the use of this device in control systems of high-voltage valves of the converter, e.g. at work of the latter in factories when their regulation angle is zero or close to zero.
The present invention and its further development aims to eliminate the disadvantages indicated.
In addition, in all the above-mentioned devices known elements are missing which prevent the response of the zero-crossings of the high voltage when current flows through the high-voltage thyristor (if the encoder is used in the control system of the latter), which makes this device effective in control systems of high-voltage thyristor valves , which have an internal inductance, impossible.
The object of the invention is to develop a sensor for the zero crossings of a high voltage
by simplifying the determination and the transmission of the determined zero crossings of the high voltage from a point of high potential to a point at earth potential. This is to be achieved in particular in the control system of high-voltage thyristors by combining the determination of the point in time of the zero crossing of the high voltage and the formation and transformation of the signal via the voltage zero crossing in one device.
In addition, this encoder should be economical, insensitive to faults and fast winding.
The given object is achieved according to the invention in the encoder of the type mentioned at the outset, as defined in the characterizing part of claim 1.
In addition, the present invention also makes it possible to rule out a possible incorrect response of the encoder when it is used in the control system of a high-voltage thyristor valve which has an internal inductance.
For use in the control system of a high-voltage thyristor valve, it is expedient to design the sensor as defined in the characterizing part of claim 2.
The zero crossing voltage sensor according to the invention has a number of advantages which are particularly advantageous when used in control systems of high-voltage thyristor units:
1. The encoder is not only used to determine the time of the zero crossing of the voltage between two points, but it is also suitable for forming and reshaping the pulse-like signal via the voltage zero crossing for its transmission via a light connection channel from high potential to earth potential, which simplifies the Control system of a high voltage thyristor valve enables.
2. The encoder can be designed to utilize a light connection channel between the high and the earth potential, which eliminates the need to use isolating transformers for the transmission of the above-mentioned pulse signal to the earth potential.
3. The use of a blocking oscillator, which outputs a short (in the order of a few microseconds) pulse signal, as the output stage of the transmitter, simplifies the requirements for the light-emitting device of the light-connecting channel and simplifies the switching of the latter, for example, in the simplest case, a light-emitting diode can be used the light-emitting device of the light connection channel can be used.
4. The encoder does not require a separate supply source because feeding the encoder directly from the voltage of the encoder and the system as a whole simplifies and increases its operational efficiency.
5. A simplification of the switching of the encoder and an increase in its operational efficiency is also achieved by, for example, a rectifier bridge circuit serves simultaneously as an element of the encoder supply circuit and as a sensitive element.
6. The encoder is very economical because its circuit contains no elements that discharge the energy-storing capacitors during the time intervals when no signal is being output via a voltage zero crossing.
7. The encoder has high immunity to interference and working speed.
8. When the encoder is used in the control system of a high-voltage thyristor valve which has a noticeable internal inductance, the response of the encoder under the influence of a voltage drop across this inductor and as a result of any other causes during the time interval of the current flow through the high-voltage thyristor valve is excluded .
9. The encoder can also be used without change in systems with high and ultra-high AC and DC voltage in all cases in which zero voltage crossings between two points at high voltage potential must be determined.
10. The encoder enables the registration of the zero crossings of high-frequency voltage oscillations (with a frequency of a few tens of kilohertz).
The subject matter of the invention is explained in more detail below using a few exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. They show: FIG. 1 - connection diagram of the transmitter of the zero crossings of the high voltage in the AC or DC high-voltage system;
Fig. 2- connection diagram of the transmitter of the zero crossings of the high voltage when it is used in the control system of a high-voltage thyristor valve, which is intended for the converter in DC voltage transmissions;
Fig. 3- circuit diagram of the transmitter of the zero crossings of the high voltage according to the invention;
Fig. 4- circuit diagram of the transmitter of the zero crossings of the high voltage when it is used in the control system of a high-voltage thyristor valve (a variant of the invention);
5, 6 - shapes of the sinusoidal voltage U, and U2 between the connection points of the encoder;
;
Fig. 7 - pulse shape of the voltage U3 at the output of the encoder;
8,9 and 10 - simplified forms of the voltages U @ U2 and U3 when using the transmitter of the zero crossings of the high voltage in the control system of a high-voltage thyristor valve;
Fig. 11-form of the voltage U, between the connection points of the encoder on Fig. 4;
Fig. 12 - shape of the current 1 flowing through the high voltage thyristor valve;
13- curve of the voltage U2 between the connection points of the encoder on FIG. 4;
14-curve of the voltage U3 at the output of the encoder;
15 - curve of the voltage U4 at the output of the voltage-dependent shunt resistor.
In Figure 1, the connection diagram of the present encoder for zero crossing of the voltage to a system with high DC or AC voltage is shown. The encoder 1 is connected via a resistor 2 to points 3 and 4 of the high-voltage system, between which the zero voltage crossings (from negative to positive values and vice versa) must be registered. The output of the encoder 1 is via a connection channel 5, e.g. via a light-working channel, connected to the input of a receiving device at ground potential.
FIG. 2 shows the connection diagram of the same encoder when it is used in the control system of a high-voltage thyristor valve which is intended for the converters for direct current transmission. In this case, the encoder 1 is connected via the resistor 2 between the anode 3 and the cathode 4 of a high-voltage thyristor 7. The output of the encoder 1 is connected via the connection channel 5 (for example a channel working with light) to the first input of a unit 8 with logic circuits, the second input of which is connected to the output of a system 9 for automatic control of the converter (not shown in the drawing) ) connected is.
The output of the unit 8 with logic circuits is connected to a source 10 of light control pulses, the output of which is connected via a connecting channel 11 to the input of a converter 12 of the light pulses into electrical control pulses, the outputs of which are connected to control electrodes of the thyristors of the high-voltage thyristor valve 7 . For the sake of clarity, only one thyristor is shown in FIG.
In Figure 3, the circuit diagram of the encoder itself is shown.
The main element of the encoder 1 described forms a blocking oscillator, which contains a transistor 13, a transformer 14, further resistors 15, 16, diodes 17, 18, Zener diodes 19, a resistor 20 and a diode 21. The start of the collector winding 22 of the transformer 14 is via a dynistor 23 with the positive pole 24 of the rectifier circuit equipped with diodes 25, 26, 27, 28 and the point 29 at which the elements 16, 17, 18, 19 of the blocking oscillator are connected together, is connected to the negative pole 30 of the rectifier circuit.
The input of the rectifier circuit (points 31 and 32) is connected in parallel to the variable resistor 33, one end of which is connected to point 4 and the other via resistor 2 to point 3, the voltage to be checked being applied between points 3 and 4 is. Parallel to the output of the rectifier circuit are the storage capacitor 34 and a Zener diode voltage limiter, which is composed of series-connected Zener diodes 35, 36, which are bridged by capacitors 37, 38, their connection point being connected to the emitter of the transistor 13. The base of the transistor 13 of the blocking oscillator is connected via the capacitor 39 to the point 31 of the input of the rectifier circuit.
The output winding of the transformer 14 of the blocking oscillator is connected via the diode 40 to the input of the light-emitting device 41 (e.g. light-emitting diode).
4 shows the basic circuit diagram of the encoder 1 of the voltage zero crossings, which is used in the control system of a high-voltage thyristor valve 7 which has the internal inductance 42. In this case, the transformer 14 of the blocking oscillator has the additional effect 43, the ends of which are connected to the collector and the emitter of the transistor 44. The stabilizing resistor 45 is connected between the base and the emitter of the transistor 44. The emitter of transistor 44 is connected to one end of voltage-dependent shunt resistor 46 and the base of transistor 44 is connected via resistor 47 to the other end of voltage-dependent shunt resistor 46, which is in series with high-voltage thyristor valve 7.
The voltage dependent shunt resistor 46 can be a parallel connection of the resistors 48 and 49 or e.g. constitute a current transformer (not shown in FIG.), the secondary winding ends of which are connected to the anode and cathode of the diode 49 and the primary winding is connected in series with the high-voltage thyristor valve 7.
From Fig. 1 it can be seen that the transmitter 1 of the zero crossings of the high voltage is arranged at high voltage potential and for determining the times of the zero crossings of the voltage between points 3 and 4 of a DC or AC high-voltage system from negative to positive values (or vice versa) and for the transmission of narrow pulse signals at these times via the connection channel 5 (for example via the light connection channel) from the high-voltage potential to the receiving device 6 located at ground potential.
When the encoder 1 of the zero crossings is used in the control system of the high-voltage thyristor valve 7, as can be seen from FIG. 2, the encoder 1 carries the potential of the cathode 4 of the valve 7 and the pulse signals formed by it over the times of the zero crossings of the voltage between the anode 3 and the cathode 4 of the valve 7 are fed via the connecting channel 5 to the first input of the unit 8 of the logic circuits of the control system of the valve 7. The second input of the unit 8 of the logic units is supplied with a signal from the automatic control system of the converter 9, which determines the time of the beginning and the duration of the given interval of the conductive state of the valve 7.
The pulse signals from the encoder 1 of the voltage zero crossings appear at the output of the unit 8 of the logic circuits only in the cases when the voltage between the anode 3 and the cathode 4 of the valve 7 goes through zero during the interval of the conductive state, which is caused by the automatic control system 9 of the converter is determined.
The output signals of the unit 8 of the logic circuits arrive at the input of the source 10 of light control pulses, are supplied to the converter 12 of the light control pulses into electrical pulses via the connecting channel 11 and then distributed under control electrodes of the thyristors of the high-voltage thyristor valve 2. In this way, a narrow control pulse arrives at the control electrodes of the thyristors of the high-voltage thyristor valve 7 during each operating frequency period at the time of the beginning of the interval of the conductive state of the valve 7 and at each subsequent time of the sign change of the voltage on the valve 7 during the given interval of conductive state (if such voltage zero crossings are present), which is registered by the encoder 1 of the voltage zero crossings.
As can be seen from FIG. 3, the blocking oscillator, which is equipped with the transistor 13 and the transformer 14 and contains the components 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, forms the main element of the described encoder 1 of the voltage zero crossings . The blocking oscillator is supplied from the lower arm of the voltage divider, which is formed from resistors 2 and 33 and is connected between points 3 and 4, via a rectifier circuit with diodes 25, 26, 27, 28, at whose output the storage capacitors 34, 37, 38 are connected. The DC voltage on the specified capacitors, i.e. the supply voltage E of the blocking oscillator is limited by the Zener diodes 35 and 36.
The voltage across the capacitor 38 determined by the Zener diodes 36 is used to block the transistor 13 in the absence of trigger signals, as a result of which the interference immunity of the transmitter 1 is increased.
If positive voltage occurs between points 3 and 4 (e.g. anode and cathode of a high-voltage thyristor valve), the positive voltage at point 31 rises compared to that at point 30. This signal is fed via capacitor 39 to the base of transistor 13 and triggers the blocking oscillator.
The capacitor 39 forms, together with the input resistance of the blocking oscillator, a differentiator, i.e. the trigger current pulse flows through the base-emitter junction of transistor 13 only during the rise time of the positive potential at point 31 compared to the potential at point 30.
In this way, the rectifier circuit equipped with the diodes 25, 26, 27, 28 and feeding the blocking oscillator also serves as a sensitive element. The response threshold of the encoder 1 can be continuously regulated by changing the value of the regulating resistor 33.
The dynistor 23 prevents the blocking oscillator from responding while the storage capacitor 34 is being charged up to the voltage value which is sufficient for the normal functioning of the blocking oscillator. The element consisting of the resistor 20 and the diode 21 dampens the free vibrations in the transformer 14 after the response of the blocking oscillator.
The diode 18 protects the base-emitter junction of the transistor 13 against overvoltages with the opposite sign.
And the Zener diode 19 protects the transistor 13 from reverse voltage peaks on the collector winding of the transformer 14.
The output winding of the transformer 14 of the blocking oscillator is loaded with the light-emitting device 41 (e.g. a light-emitting diode). The diode 40 protects the light-emitting device 41 against the effect of negative voltage fluctuations.
The trigger signals can only reach the input of the blocking oscillator when the diodes 26 and 28 of the rectifier circuit are de-energized, i.e. during the rise time of the voltage between points 31 and 30 from zero to the size of the supply voltage E of the encoder. During the periods when the diode 28 is live (the voltage between points 3 and 4 is negative), the input of the blocking oscillator is bridged with the diode 28 open, and when the diode 26 is live (the voltage between points 31 and 32 is positive and is not above the voltage at capacitor 34), storage capacitors of large capacitance are connected to the input of the blocking oscillator (between points 31 and 30), at which the voltage can only change very slowly.
This causes the transmitter 1 to have a high immunity to interference, which is particularly favorable when used at high voltage potential under the influence of strong electromagnetic and electrical fields.
The magnitude of the current signal which triggers the blocking oscillator increases with the increase in the rate of rise of the positive voltage between points 31 and 30.
This results in an increase in the working speed of the encoder 1, especially in those cases when it is particularly necessary, etc. with steep zero crossings of the voltage between points 3 and 4.
The presence of large capacitance storage capacitors 34, 37, 38 allows the encoder 1 to respond multiple times during a period of industrial frequency, i.e. the encoder 1 can register the zero crossings of the high-frequency voltage (with a frequency of several tens of kilohertz).
5 to 7 are the curves of the sinusoidal voltage U1 between points 3 and 4 from FIGS. 1-3, the voltage U2 between points 31 and 30 from FIG. 3 and the voltage pulses U3 at the output of the encoder, which are the 3 are shown.
As can be seen from FIG. 5, the encoder 1 responds at the time t, the zero crossing of the voltage U1 from the negative to the positive value (the response threshold voltage V of the encoder 1 is assumed to be zero in this case), when the voltage U2 increases suddenly changes from a low negative value (voltage drop at the current-carrying diode 28) to the positive supply voltage E. So that encoder 1 at time t2, i.e. at the transition of the voltage U1 from the positive to the negative value, it is sufficient to reconnect the conductors connected to the points 31 and 32 on FIG. 3.
8 to 10 are simplified curves of the voltages
U1, U2, U3 when using encoder 1 in the control system of a high-voltage thyristor valve 7 (FIG. 2), which operates in a three-phase converter bridge circuit in the operation of the discontinuous direct current. From Fig. 8 it can be seen that the transmitter 1 responds twice (at times t, and t2) during an industrial frequency period at zero crossings of the voltage U1 at the valve 7 from negative to positive values, as a result of which the valve 7 is switched on again at the time t2 ensures during the predetermined interval of the conductive state of the valve 7.
Often when the encoder 1 is used in the control system of the high-voltage thyristor valve 7, which has an internal inductance 42 (for example inductance of the saturating inductors, inductive current dividers and the like), as shown in FIG. 4, in the event of a change of the current through the valve 7 (for example during the switching process), the voltage L. di / dt occurs at this inductance, which can lead to the encoder 1 responding. This response of the encoder 1 is not necessary because the valve 7 is already live, i.e. valve 7 is already switched on.
To prevent this phenomenon, it is necessary to increase the response threshold V of the transmitter 1 by mixing the size of the resistor 33, which is undesirable because this leads to an increase in the overall response time of the transmitter 1 in relation to the time at which the voltage at the valve 7 passes zero .
In order to make it possible to reduce the response threshold of the sensor 1 and to prevent a faulty response of the sensor 1 when the current flowing through the valve 7 changes, a prevention circuit is provided in the circuit of the sensor 1, as can be seen in FIG. 4 the transistor 44, which bridges the additional winding 43 of the transformer 14, and the resistors 45, 47, to which the signal is given by the voltage-dependent shunt resistor 46, which, for example, is a parallel connection of resistor 48 and diode 49.
11 to 15 are the forms of the voltage U1 between the anode 3 and the cathode 4 of the valve 7 (FIG. 4) of the current 1 flowing through the valve 7 and the voltage-dependent resistor 46, the voltage U2 between points 31 and 30 , the voltage U3 at the output of the encoder 1 and the voltage U4 at the output of the voltage-dependent shunt resistor 46 when opening the valve 7 at a control angle of the converter of approximately 0.
After opening the valve 7 at the time t1, a current 1 flows through it and the voltage-dependent shunt resistor 46, which causes a pulse of the positive voltage U1 at the time t2, which reaches the response threshold V of the transmitter 1. The signal U4 from the voltage-dependent shunt resistor 46 reaches the base of the transistor 44, the latter is turned on, the resistance between the collector and the emitter of the transistor 44 rises below the critical resistance value of the load on the blocking oscillator equipped with the transistor 13, and the blocking oscillator leaves no longer trigger themselves when trigger signals U2 are present, which are fed to its input via capacitor 39 at time t2.