图1.1 助航灯光系统示意图
灯泡连接在隔离变压器次级上,其发光强度与回路中的电流IH成正比。因此,改变回路中电流的大小,就能改变灯泡的亮度;当回路电流在某一数值上恒定时,灯泡亮度也将保持恒定。
由图1.1可以看出,回路电流IH是由升压变压器初级端电压VL决定的。假定灯光回路总的负载为Z,升压变压器的变比M,在理想情况下,灯光回路中的电流可以表示为
IH=VH/Z=(M/Z)*VL
由此可见,灯光回路电流IH是随升压变压器初级端电压VL正比例变化的。然而,如果把工频交流电源直接作用于升压变压器初级作为VL,虽然能使灯泡发亮,但不能调整亮度等级,而且当电网波动或者回路负载发生变化时,无法保持灯泡亮度恒定。
在助航灯光系统中设置调光器的目的,就是把工频交流电源转变为一种可
控电压源,使VL在调光器控制下,完成〝调光〞和〝恒流〞两个任务。
第二节 调光器的基本结构和与功能
我们知道,助航灯光系统要求调光器首先应该具备以下两个基本功能,即:
a. 在规定范围内,任意调整灯光亮度。
b. 在规定的灯光等级下,保持灯光亮度恒定.
此外,调光器还应该具有回路状态、参数显示,故障与报警等一系列附加功能。因此,在调光器的基本结构中,应包括以下几个部分:
回路电压转换器件与控制电路
回路电流、电压采样与显示电路
故障检测与保护电路
1.2.1 可控硅
目前国内外生产的各种调光器中,电源电压的转换都是采用可控硅来实现的。如图1.2所示。通过改变可控硅导通角的大小,调整调光器的输出电压,即作用于负载两端的电压VL,来达到控制灯光回路中电流的目的。
可控硅是一种具有单向导电性的器件,同时又具有脉冲触发开关的特性。在可控硅两极之间加上正向电压之后,可控硅能否导通,完全由触发极上是否加有触发脉冲信号来决定的。在图1.2的电路中,当正弦交流电源加在两支反向并联的可控硅两端时,两支可控硅分别控制交流正弦波的正、负半周。在两个可控硅的触发极上加入对称的同步触发脉冲后,两个可控硅分别导通,输出波形是一种斩断的对称正弦波形。如图1.3所示。显然,可控硅有效值将随触发角度的不同而变化。因此,通过触发脉冲的移相,改变可控硅的导通角,就可以实现调压。
1.2.2 触发脉冲
如前所述,可控硅的开关状态是靠触发脉冲来控制的,因此调光器中必设置触发脉冲的形成电路及移相控制。CCR—92B型调光器对于这一部分采用全数字化设计,通过电网零点锁定电路,由单片机直接输出触发脉冲方波并根据实际情况控制脉冲的移相。单片机输出的触发脉冲方波经触发脉冲形成电路,达林顿驱动电路及超小型脉冲变压器隔离后触发可控硅。其电路如下及触发脉冲波形如图1.4所示。
图1.5 信号取样及过零点检测
在CCR—92B型调光器中,取样信号包括调光器输出电压VL(即升压变压器初级端电压)和灯光回路电流IH。
电压取样信号通过并联在低压回路中的隔离变压器取出,反映了经调光器闭环调压输出的电压的大小。
电流取样是由串联在升压变压器输出侧的电流互感器取出,反映了灯光回路中电流的变化。
两路取样信号经整形处理后送入计算机,作为对回路进行监测的依据。
过零点检测通过并联在380V电源输入端的隔离变压器取出,反映了输入电源正弦波形过零点的时刻。
过零点检测信号经整形处理后送入计算机作为触发脉冲形成及移相控制的计时基准。
1．2．4 计算机控制技术
CCR—92B型调光器是采用计算机控制技术的调光设备。计算机控制与模拟控制相比具有快速、准确的特点,同时具有贮存、判断状态、联网扩充等能力。易于实现调光设备的智能化、自动化。
在CCR—92B型调光器中,计算机作为控制系统的核心,主要起以下作用：
a 恒流控制
以计算机为核心,将电流取样信号和脉冲控制紧密结合起来。构成一个闭环反馈控制系统。该系统能够快速跟踪回路电流的变化,因此能够达到很高的恒定精度。在闭环反馈控制系统中计算机能够充分发挥其精确计算,快速判断和自动控制的技术优势,较之模拟的或继电器方式的控制系统有着显著的优越性。
ｂ 软启动
根据实际电流值与标准电流值偏差的大小,控制可控硅导通角移动的快慢,使之“快慢有序”,避免了冲击电流的产生。
ｃ 故障检测与报警
对灯光回路及设备自身故障进行检测,并发出报警闭锁或主备机切换等各种指令。
ｄ 数字电压、电流表
采用软件数字滤波,非线形补偿等手段提供高精度的数字电压表和电流表。
ｅ 联网
利用计算机串行通讯接口可实现调光器集中控制,塔台遥控及与微机控制中心的联网。
1.2.5 过流、过压保护
在调光器输入、输出回路中,配置过流和过压保护装置。如图1.7所示。
选用门限电压为额定输出电压1.5---2倍的压敏电阻,则当升压变压器一次侧出现过电压时,压敏电阻将有效地将负载旁路,起到保护灯光回路的目的。
并联在可控硅两端的压敏电阻用于可控硅的过压保护。
回路的过流保护采用快速熔断器方式。如图1.7所示,快速熔断器串联在调光器输入回路。
