Выполнению комплектных полупроводниковых устройств релейной защиты

В настоящее время существует тенденция к выполнению комплектных полупроводниковых устройств релейной защиты и автоматики с одним или более общими источниками оперативного тока, имеющими поэтому относительно большую выходную мощность. Поэтому более перспективным является использование преобразовательных блоков напряжения по принципиальной схеме, приведенной на рис. 41, в. Основным элементом блока питания является инвертор ИНВ, который преобразует подаваемое входное напряжение в переменное. На первых этапах разработки и внедрения полупроводниковых защит инверторы выполнялись тиристорными. Однако устойчивость работы тиристорных инверторов значительно ниже, чем транзисторных. Поэтому после начала серийного выпуска транзисторов на номинальные напряжения более 400В инверторы для блоков питания полупроводниковых устройств релейной защиты и автоматики выполняются транзисторными. Тиристорные инверторы применяются только на силовых установках мощностью несколько киловатт и выше. Наиболее распространенные схемы транзисторных инверторов основаны на периодическом открывании и закрывании транзисторов в мостовой или мостовой полу-управляемой схеме сигналами от генератора прямоугольных импульсов. Форма управляющих сигналов преобразуется таким образом, чтобы между закрыванием одного транзистора и открыванием следующего обеспечивался некоторый очень небольшой интервал времени. При этом предотвращается даже кратковременное одновременное открывание двух транзисторов, равносильное к. з. В первый момент подачи напряжения на инвертор питание генератора осуществляется от делителя входного постоянного напряжения. После установления режима работы инвертора питание генератора переключается на его выходное напряжение (обмотка w2 на рис. 41, в). Таким образом, в нормальном режиме с сетью аккумуляторной батареи связаны только коммутирующие транзисторы. Частота коммутаций выбирается в зависимости от назначения преобразователя. Чем выше частота, тем меньше габариты трансформатора Тр и сглаживающих фильтров, но выше требования к транзисторам и диодам выпрямительных мостов. Обычно эта частота составляет примерно 10 кГц. В преобразовательных блоках питания выпускаемых защит на ИМС осуществляется предварительная стабилизация входного напряжения инвертора импульсным транзисторным стабилизатором последовательного действия. Так как выходное напряжение импульсного стабилизатора имеет большую переменную составляющую, в блоке перед инвертором предусмотрен сглаживающий фильтр, рассчитанный на частоту работы импульсного стабилизатора и поэтому не устраняющий пульсацию относительно низкой частоты, например 100—300 Гц. Уровень стабилизации входного напряжения инвертора обычно недостаточен и не учитывает влияния нагрузки. Поэтому может оказаться необходимой дополнительная стабилизация (стабилизаторы СН на рис. 41, в). Такая стабилизация может осуществляться и в самом питаемом устройстве.
Для предотвращения повреждений транзисторов преобразователя из-за коммутационных перенапряжений на его входе должны устанавливаться защитные конденсаторы или LC-контуры.
В ряде высокочастотных устройств необходимые уровни напряжения создаются встроенными блоками питания, а преобразователи являются отдельными аппаратами. Большая часть выпускаемой в настоящее время высокочастотной аппаратуры оснащена встроенными блоками питания, рассчитанными на подачу синусоидального переменного напряжения 220В. Поэтому инверторы блоков питания этой аппаратуры должны преобразовывать напряжение аккумуляторной батареи в переменное напряжение 220 В, 50 Гц, причем не принимаются какие-либо меры по превращению прямоугольной формы кривой выходного напряжения, характерной для простых преобразователей, в синусоидальную, на которую рассчитаны встроенные блоки питания. Это объясняется тем, что сглаживание выпрямленного напряжения прямоугольной формы значительно эффективнее, чем синусоидального выпрямленного напряжения, и поэтому сглаживающие фильтры во встроенных блоках высокочастотной аппаратуры обеспечивают значительно лучшую форму кривой, чем та, на которую они рассчитаны.
Наконец, высокочастотные приемопередатчики АВЗК-80 выполнены таким образом, что на выходные транзисторные каскады подается постоянное напряжение 110—220 В, а для питания полупроводниковой части схемы предусмотрен маломощный преобразователь, включаемый на напряжение 110—220 В через делитель. Преобразователь обеспечивает гальваническое разделение с цепями постоянного оперативного тока.
Все перечисленные методы питания могут быть использованы и на подстанциях с выпрямленным оперативным током от БПК при условии, что будут предусмотрены эффективное сглаживание и стабилизация выходного напряжения блоков. Наиболее трудной задачей является обеспечение во всех нормальных и аварийных режимах допустимого диапазона изменения сглаженного выходного напряжения. Если бы удалось сохранить этот диапазон таким же, как на аккумуляторной батарее, то в принятую систему питания не понадобилось бы вносить никаких изменений. Однако, это практически невозможно, даже при использовании стабилизированных блоков питания. Поэтому должны приниматься меры для максимального уменьшения диапазона изменения сглаженного напряжения БПК. Рассмотрим возможные решения на конкретных примерах.