電容型高功率脈沖電源控制電路基本功能分析

4 控制電路設(shè)計

圖3是基于PPS控制功能要求，采用經(jīng)驗法設(shè)計的控制電路。需要指出，為了讓被控繼電開關(guān)通斷狀態(tài)信息實時地反饋于控制環(huán)節(jié)，系統(tǒng)中使用的高壓繼電開關(guān)（Kc、Kg、Kd、Kp）均帶有位置行程輔助開關(guān)。

圖3（a）中，KM1-4為SSR,SB1-4為自鎖按鈕。系統(tǒng)上電后，通過按鈕SB1啟動KM1和KM2,這樣Kd將首先得電動作，隨后Kc、Kg、Kp也相繼動作，為下一步進行的充電工作做好了準(zhǔn)備。圖3（b）中，Kc和Kg啟動采用了位置接點Kdl,同樣Kp啟動也采用了位置接點Kcl和Kgl,這樣設(shè)計目的是使控制電路具有了邏輯動作與防誤閉鎖功能。此時只要充電設(shè)備自檢正常（圖3（a）中充電機正常接點閉合），則燈HI 1指示可以進行充電，通過按鈕SB2啟動KM3便可對脈沖電容器組進行充電。脈沖電容器電壓達到預(yù)設(shè)值后，KV動作，常閉接點KV1斷開致使KM2失電，則Kc、Kg、Kp相繼返回，同時Kp返回又使KM3失電，這樣Kc、Kg斷開，充電機停止工作，滿足了系統(tǒng)放電前提。此時燈HL1熄滅、KV2接通，燈HL2指示充電完畢，通過按鈕SB3啟動KM4則可進行ETCG發(fā)射。

圖3 基本控制電路

若遇到異常需要工作急停，僅需通過按鈕SB4使KM1失電即可。KM1失電將使得Kd復(fù)位閉合，脈沖電容器中存儲的能量便通過電阻Rd安全釋放；同時，由于位置接點Kdl斷開，Kc、Kg、Kp相繼復(fù)位，系統(tǒng)從而完全停止運行。在ETCG發(fā)射完畢后SB4還被用作狀態(tài)復(fù)位按鈕。

5 電路試用及改進

將圖3電路組裝于鋼箱內(nèi)，安裝在電容8 000uF、脈沖成形電感10uH、工作電壓15 kV的PPS上，通過模擬ETCG工況對電路進行了試用。

試用期間電路出現(xiàn)了SSR誤動作問題。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)SSR誤動的工作次數(shù)約占總工作次數(shù)的7%.分析表明，SSR誤動作的原因來自PPS充放電所產(chǎn)生的強電磁干擾，與機械震動無關(guān)。SSR通常因DC輸入側(cè)或AC輸出負(fù)載側(cè)出現(xiàn)了較大電磁噪音（或浪涌）而誤動作。PPS中，被控高壓繼電開關(guān)（Kc、Kg、Kd、Kp）采用的是大功率電磁鐵開關(guān)，線圈通斷電和強電磁干擾必然會生成電磁噪音或浪涌。此外，控制電源、控制線路也會因強電磁干擾而出現(xiàn)諧波與噪音。

如圖4所示，針對PPS充放電所產(chǎn)生的強電磁干擾，在控制電路中為SSR增裝了浪涌吸收等輔助保護電路。電阻Ru和吸收電路Rs-Cs用來防止負(fù)載所造成的SSR誤動；Ru用于吸收SSR斷開時繼電開關(guān)線圈的殘存能量以及因電磁干擾產(chǎn)生的感應(yīng)能量，能有效抑制因此所產(chǎn)生的電磁噪音與浪涌；Rs~Cs是SSR負(fù)載側(cè)浪涌吸收電路。電阻Rv作用是使SSR輸入端在SB斷開時具有相同電位，能防止輸入側(cè)噪音所引起的SSR誤動。

控制電路改進后試用沒有再次出現(xiàn)SSR誤動作，這說明其可以滿足ETCG與PPS一體化集成要求。

圖4 控制輔助電路

6 結(jié)束語

根據(jù)PPS控制電路功能要求和ETCG實用化方向發(fā)展要求，本文選用SSR進行了PPS控制電路設(shè)計，并通過模擬實驗對基于SSR設(shè)計的控制電路進行了試用和改進。與其他控制器件相比，SSR具有優(yōu)良的抗震動性能和較強的電磁兼容能力，應(yīng)用于強震動環(huán)境下的電控領(lǐng)域前景廣闊。