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(jì)

圖3是基于PPS控制功能要求，采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的控制電路。需要指出，為了讓被控繼電開(kāi)關(guān)通斷狀態(tài)信息實(shí)時(shí)地反饋于控制環(huán)節(jié)，系統(tǒng)中使用的高壓繼電開(kāi)關(guān)（Kc、Kg、Kd、Kp）均帶有位置行程輔助開(kāi)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(guò)按鈕SB1啟動(dòng)KM1和KM2,這樣Kd將首先得電動(dòng)作，隨后Kc、Kg、Kp也相繼動(dòng)作，為下一步進(jìn)行的充電工作做好了準(zhǔn)備。圖3（b）中，Kc和Kg啟動(dòng)采用了位置接點(diǎn)Kdl,同樣Kp啟動(dòng)也采用了位置接點(diǎn)Kcl和Kgl,這樣設(shè)計(jì)目的是使控制電路具有了邏輯動(dòng)作與防誤閉鎖功能。此時(shí)只要充電設(shè)備自檢正常（圖3（a）中充電機(jī)正常接點(diǎn)閉合），則燈HI 1指示可以進(jìn)行充電，通過(guò)按鈕SB2啟動(dòng)KM3便可對(duì)脈沖電容器組進(jìn)行充電。脈沖電容器電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值后，KV動(dòng)作，常閉接點(diǎn)KV1斷開(kāi)致使KM2失電，則Kc、Kg、Kp相繼返回，同時(shí)Kp返回又使KM3失電，這樣Kc、Kg斷開(kāi)，充電機(jī)停止工作，滿足了系統(tǒng)放電前提。此時(shí)燈HL1熄滅、KV2接通，燈HL2指示充電完畢，通過(guò)按鈕SB3啟動(dòng)KM4則可進(jìn)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(guò)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(chǔ)的能量便通過(guò)電阻Rd安全釋放；同時(shí)，由于位置接點(diǎn)Kdl斷開(kāi)，Kc、Kg、Kp相繼復(fù)位，系統(tǒng)從而完全停止運(yùn)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(jìn)

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(guò)模擬ETCG工況對(duì)電路進(jìn)行了試用。

試用期間電路出現(xiàn)了SSR誤動(dòng)作問(wèn)題。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)SSR誤動(dòng)的工作次數(shù)約占總工作次數(shù)的7%.分析表明，SSR誤動(dòng)作的原因來(lái)自PPS充放電所產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾，與機(jī)械震動(dòng)無(wú)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(dòng)作。PPS中，被控高壓繼電開(kāi)關(guān)（Kc、Kg、Kd、Kp）采用的是大功率電磁鐵開(kāi)關(guān)，線圈通斷電和強(qiáng)電磁干擾必然會(huì)生成電磁噪音或浪涌。此外，控制電源、控制線路也會(huì)因強(qiáng)電磁干擾而出現(xiàn)諧波與噪音。

如圖4所示，針對(duì)PPS充放電所產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾，在控制電路中為SSR增裝了浪涌吸收等輔助保護(hù)電路。電阻Ru和吸收電路Rs-Cs用來(lái)防止負(fù)載所造成的SSR誤動(dòng)；Ru用于吸收SSR斷開(kāi)時(shí)繼電開(kāi)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(kāi)時(shí)具有相同電位，能防止輸入側(cè)噪音所引起的SSR誤動(dòng)。

控制電路改進(jìn)后試用沒(méi)有再次出現(xiàn)SSR誤動(dòng)作，這說(shuō)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(yǔ)

根據(jù)PPS控制電路功能要求和ETCG實(shí)用化方向發(fā)展要求，本文選用SSR進(jìn)行了PPS控制電路設(shè)計(jì)，并通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)基于SSR設(shè)計(jì)的控制電路進(jìn)行了試用和改進(jìn)。與其他控制器件相比，SSR具有優(yōu)良的抗震動(dòng)性能和較強(qiáng)的電磁兼容能力，應(yīng)用于強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境下的電控領(lǐng)域前景廣闊。