Инвертор с блоком управления
Иллюстрации
Реферат
1. ИНВЕРТОР С БЛОКОМ УПРАВЛЕНИЯ , содержащий последовательно включенные задающий генератор, и рас-, преяелитель импульсов, два элемента сювпадения, мостовой инвертор напряжения с управля 1ьми ключами в каждой его стойке и источник постоянного тока с средним выводом, причем в каждой стойке два, управляемых ключа включены последовательно между полюсами источника постоянного тока, которых зашунтирован перввм .возвратным диодом,-а третий управляемый ключ установлен между средним выводом источника постоянного тока и общей точкой соединения первых двух ключей, являкхцейся выходом инвертора, к которой подключен одним из электродов второй возвратный диод, управляющий вход второго ключа соединен через Г соответствующий элемент совпадения с соответствующим выходом распределителя импульсов, о т л и ча ю щ и йс я тем, что, с цепью улучшения габаритно-весовых показателей,повышения надежности и технологичности, к другому злектроду второго возвратно диода , являющемуся дополнительным иаходсм каждой стойки мостового инвертора , подключен датчик регистрации реа|стивного тока нагрузки, ..связанный с полюсами источника постоянного тока , управляющий вход третьего, управпяемого ключа через элемент совпадения соединен с выходом элемента деления , первый вход которого соединен с соответствующим выходом распределителя импульсов, а второй вход - с выходс 1 датчика регистрации реактивного тока нагрузки последующей стойки мостового инвертора напряжения, соответствующие выходы этих элементов соединены с соответств пощими входами элементов совпадения, причем первый - с установленной на ее выходе , второй и третий - с установленными на входе вторых и третьих управляемых ключей последующей стойки мостового инвертора напряжения соответственно , третий вход элемента совпадения , установленного на входе| третьих управляемых ключей, соединен (Л с предыдущим выходом распр.еделителя . импульсов, подключенным к входу установленного на его входе элемента деления. 2.Инвертор по п. 1, о т л-и ч щ и и с я тем, что датчик регистрации реактивного тока нагрузки содер:жит датчик тока на входе, связанный с соответствующим полюсом источника СП постоянного тока, ключевой транзис тор, вход которого подключен к выходу датчика тока и через резистор - О5 к другому полюсу источника постоянно01 го тока, а также преобразователь уровня напряжения, выход которого соедиiнен с большим полюсом источника постоянного тока. 3.Инвертор по п. 1, отличающий с я тем, что элемент деления импульсов управления содержит два R -S -триггера, два элемента ЗИ-dE, три элемента 2И-НЕ, два элемента 2ИЛИ-НЕ три инвертора НЕ и элемент возврата в исходное состояние, причал первый вход элемента деления импульсов управления непосредственно соединен с входами первых двух элементов ЗИ-НЕ и R -входе второго тригге
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Su„„1059651 А
3(59 Н 02 P 13/18;; М 7/537
Р (, 1 I
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .,::: ...::/
Н ABTOPCHOMV С9ИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ЫТИЙ. (21) 3413267/24-07
I(22) 30.03.82 (46) 07 . 12.83. Бюл. 945 (72) A.Ñ.Êàëèíèí (53) 621. 316.727 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Ф 554601, кл. Н 02 М 7/537, 1974.
2. Моин В.С., Лаптев Н.М. Стабилизированные транспортные преобразователи ° М., Энергия, 1972.
3. Патент США М 3391323, кл. С 1 321 5. (54) (57) 1. ИНВЕР10Р С БЛОКОМ УПРАВ. ЛЕНИЯ, содержащий последовательно включенные задающий генератор. и рас-. пределитель импульсов, два элемента совпадения, мостовой инвертор напряжения с тремя управляемыми ключами
s каждой его стойке и источник постоянного тока с средним выводом, причем в каждой стойке два. управляемых ключа включены последовательно между полюсами источника постоянного тока, один из: котбрых зашунтирован первым . возвратным диодом, а третий управляемый ключ установлен между средним выводом источника постоянного тока и общей точкой соединения первых двух ключей, являющейся выходам инвертора, к которой подключен одним из электродов второй возвратный диод, управляющий вход второго ключа соединен через . соответствующий элемент совпадейия с соответствующим выходом распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью улучшения габаритно-весовых показателей, повышения надежности и технологичности, к дру« гому электроду второго возвратно диода, являющемуся дополнительным выходам каждой стойки мостового инвертора, подключен датчик регистрации реактивного тока нагрузки, связанный с полюсами источника постоянного тока, управляющий вход третьего. управпяемого ключа через элемент совпадения соединен с выходом элемента деления, первый вход которого соединен с соответствующим выходом распределителя импульсов, а второй вход — с выходом датчика регистрации реактивного тока нагрузки последующей стойки мостового инвертора напряжения, соответствующие выходы этих элементов соединены с соответствующими входами элементов совпадения, причем первый — с установленной на ее выходе, второй и третий — с установленными на входе вторых и третьих управляемых ключей последующей стойки мостового инвертора напряжения соответственно, третий вход элемента сов падения, установленного на входе
O третьих управляемых ключей, соединен с предыдущим выходом распределителя . импульсов, подключенным к входу уста новленного на егo входе элемента С деления.
2. Инвертор по п. 1, о т л и ч а- Я уо шийся тем, что датчик регист- . рации реактивного тока нагрузки содер- yaeek жит датчик тока на входе, связанный >ив с соответствующим полюсом источника постоянного тока, ключевой транзис- фГ тор, вход которого подключен к выхо-, р ду датчика тока и через резистор — -. к другому полюсу источника постоянно- ф) г . го тока, а также преобразователь уровня напряжения, выход которого соеди нен с большим полюсом источника постоянного тока.
3. Инвертор по п. 1, о т л и ч а» ю шийся тем, что элемент деления импульсов управления содержит два R )
- S -триггера, два элемента ЗИ-dE, три элемента 2И-НЕ, два элемента 2ИЛИ-НЕ три инвертора НЕ и элемент возврата в исходное состояние, причем первый вход элемента деления импульсов управления непосредственно соединен с вторыми входами первых двух элементов ЗИ-НЕ и R -входом второго тригге1059651 ра, а через первый инвертор — c пер-. вым входом первого элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с К -входом первого триггера; второй вход элемен та деления непосредственно соединен с вторым входом второго элемента
2ИЛИ вЂ” НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2ИЛИ-, НЕ и через второй инвертор — c первыми входами первых двух элементов
ЗИ-НЕ и вторым входом первого элемента 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента
ЗИ-НЕ, а выход — с первым входсм втррого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход — сб -вхо1
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания переменного тока для нагрузок ин дуктинно-активного характера, практически с любым коэффициентом мощности.
Известны устройства, в которых для повышения коэффициента использования переключающихся транзисторов используется способ ступенчатого преобразо. О вателя выходного напряжения.
При этом, в одном случае использу» ется ряд выходных трансформаторов, выходные обмотки которых через управ ляемые ключи о заданному алгоритму коммутируются на нагрузку, иди один трансформатор с промежуточным вывода ми на первичной его обмотке, ксвзиутируемым с помощью управляемых ключей на источник постоянного тока (1) и $2) .
Недостатком таких преобразовате лей являются низкие габаритно-весо" вые и технологические показатели.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором исполь, зуется один источник постоянного то-:25 ка с промежуточным выводом и мостовой инвертор с тремя управляемыми ключами в каждой его стойке. Причем, два ключа включены последовательно между полюсами источника постоянного 30 тока, а третий -между средним выво —, дом этого источника и общей точкой двух первых ключей и выполнен на двух встречно включенных транзисторах, с последовательно подключенны- 35 ми к ним диодами (3) .
Недостатком устройства является ограниченные его возможности для нагрузок с низкими значениями сов .
Цель изобретения — повьааение на- 4О дежности, улучшение габаритно-весо" дом второго триггера, инверснйй выход которого соединен с первым входом второго элемента 2ИЛИ-НЕ и третьим входом второго элемента ЗИ-НЕ, выход которого соединен с $ -входом первого триггера, причем инверсный выход первого триггера является первым выходом элемента деления и связан с первым входом третьего элемента
2И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а выход непосредственно соединен с третьим входом через третий инвертор с вторым выходом данного элемента деления, третий вход первого элемента ЗИ-НЕ соединен с выходом элемента возврата в исходное состояние.
2 вых показателей и технрлогичности устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в инверторе с блоком управления, содержащем последовательно включенные задающий генератор и распределитель импульсов, два элемента совпадения, мостовой инвертор напряжения с тремя управляемыми ключами в каждой его стойке и источник постоянного тока с средним выводом, причем, в каждой стойке два управляемых ключа включены последовательно между полюсами источника постоянного тока, один из которых зашунтирован первым возвратным диодом,а третий управляемый . ключ установлен между средним выводом источника постоянного тока и общей точкой соединения первых двух ключей, являющейся выходам.инвертора, к которой подключен одним ° электродом второй возвратный диод, управляющий вход второго ключа соединен через соответствующий элемент совпадения с соответствующим выходом распределителя импульсов, к другому электроду второго воз)эратного диода, являющимуся дополнительным выходом каждой стойки мостового инвертора, подключен датчик регистрации реактивного тока нагрузки, связанный с полюсами источника постоянного тока,. управляющий вход третьего управляемого ключа через элемент совпадения соединен с выходом элемента деления, первый вход которого соединен с соответствующим выходом распределителя импульсов, а второй вход — с выходом датчика регистрации реактивного тока нагрузки последующей стойки мостового инвертора напряжения, соответствующие выходы этих элементов соединены с соответствующими входами элементов совпаде1059651 ния, причем первый — с установленной на ее выходе, второй и третий — с установленными на входе вторых и третьих упранляемых ключей последующей стойки мостового инвертора напряжения соответственно, третий вход элемента совпадения, установленным на входе третьих управляемых ключей, соединен с предыдущим выходом распределителя импульсов, подключенным к входу, установленного на его входе элемента деления.
Датчик регистрации реактивного . тока содержит датчик тока на входе, связанный с соответствующим полюсом источника постоянного тока, ключевой транзистор, вход которого подключен к входу датчика тока и через резис тор — к другому полюсу источника постоянного тока, а также преобразователь уровня напряжения, выход ко- 20 торого соединен с общим полюсом ис-. точника постоянного тока.
Элемент деления импульса управления содержит два 85 -триггера,,цва элемента ЗИ-НЕ, три элемента 2И-НЕ, два элемента 2ИЛИ-НЕ, три инвертора
НЕ и элемент возврата н исходное состояние, причем, первый вхсщ элемента деления импульса управления не-30 посредственно соединен с вторыми входами пррвых двух элементов ЗИ-НЕ и
К -входом второго триггера, а через первый инвертор с первым входом первого элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого35 соединен с К -входом. первого триггера, второй вход элемента деления непосредственно соединен с вторым входом второго элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом перво- 40 го элемента 2ИЛИ-НЕ и через второй инвертор с первыми входами первых двух элементов ЗИ-НЕ и вторым входом первого элемента 2И-НЕ, первый вход которого:соединен с выходом первого 45 элемента ЗИ-НЕ, а выход с первым вхо. дом второго элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход с 6 входом второго триггера, инверсный— выход которого соединен с первым входом второго элемента 2ИЛИ-НЕ и треть им входом второго элемента ЗИ-НЕ, выход которого соединен с 8 -входом пер ного триггера, причем, инверсный выход первого три7гера является перв 55 выходом элемента деления и связан с первым входом третьего элемента 2ИНЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а выход непосредственно соединен с 60 третьим выходом и через третий инвертор с вторым выходом данного элемента деления, третий вход первого элемента
ЗИ-НЕ соединен с выходом элемента возврата в исходное состояние.
Задающий генератор выполнен с делителем частоты.
На фиг. 1 представлена схема инвертора с блоком управления; на фиг. 2 — вариант стойки моста с датчиком регистрации реактивного тока нагрузки; на фиг. 3 — нарнант элемента,деления по длительности импульса управления с элементом совпадениями на фиг. 4. и 5 — диаграммы выходных напряжений.
Устройство содержит задающий инвертор 1, делитель 2 частоты, промежуточный выход 3 делителя частоты, распределитель 4 импульсов, первый, второй и третий управляемые ключи 57 соответственно, стойки 8 ° 1-8.2 мостовых иннерторов, элементы 9.1-9 ° 2, 10.1-10.2 сонпадения, входы 11-12 элемента 10.1 сонпадения, элементы
13.1-13.2 деления по длительности импульса управления, входы и выходы
14-17 элементов 13 ° 1 деления, выходы
18.1-18.2 стоек мостового иннертора, переключающий транзистор 19, диод
20, возвратные диоды 21 и 22, датчики 23. 1, 23. 2 регистрации реактивного тока нагрузки, ключевой транзистор
24, резистор 25, преобразователь 26 . уровня напряжения, датчик 27 ..ока, R5-триггер 28 и 29, элементы ЗИ-НЕ
30-31, иннерторы 32-35, элементы 2ИЛИНЕ 36 и 37, элементы 2И-НЕ 38-40, элемент 41 возврата в исходное состояние.
Задающий генератор 1 состоит из собственно генератора и делителя 2 частоты, установленного на. его выходе и имеющего более высокочастотный промежуточный выход 3. Основной выход делителя 2 частоты соединен с входом распределителя 4 импульсон „который выполнен по схеме кольцевого счетчика. Причем, количество разрядон кольцевого счетчика зависит от соотношения длительности ступеней выходного напряжения и количество фаз преобразователя. На фиг. 1 показан распределитель импульсов с шестью выходами для двухфазного преобразователя. В этом случае каждый первый (и четвертый) выход распределителя 4 одновременно соединен с управляющим входом первого ключа 5 соответственно первой
8 ° 1 (и последующей 8.2) стойки мостового иннертора и первым входом элемента 9. 2 (9. 1) совпадения, установленной на входе второго управляемого ключа 6 последующей стойки 8.2(8.1) мостового инвертора. Каждый второй (и пятый) выход распределителя 4 соединен одновременно с входом 11 элемента 10.1(10 ° 2), совпадения, выход кото рого .соединен с входом управляемого ключа 7 соответственно первой и последующей стойки 8. 1 (8. 2) мостового инвертора и вторым входом элемента
1059651
9 . 2 <9 . 1) совпадения, третий (шестой) выход распределителя 4 соединен с входом 14 соответствующего элемента
13.1(13.2)деления, установленного на входе элемента 10.1(10.2) совпадения} выход 15 элемента 13.1(13.2) деления соединен с входом 12 элемента 10. 1
<10.2) совпапения, выход 16 с третьим входом элемента 9.1(9.2) совпадения. Стойка 8.1(8.2) мостового инвертора содержит три управляемых ключа
5 — 7, выходы которых объединены и соединены с выходом 18.1(18.2) мостоваго инвертора, второй коммутационный электрод управляемых ключей соответственно соединен в 5 — c одним полюсом источника постоянного тока, в 6 с другим, в 7 — со средним выводом. управляемый ключ 6 зашунтирован возвратным диодом 22, другой возвратный :иод 21 включен между общей точ- 29 кой ключей 5 и 6 и дополнительным выходом стойки мостового инвертора, вязанный с входом датчика 23..1(23.2> регистрации реактивного тока нагрузи ки.В случае использования в качестве 25 управляемых ключей транзисторов, в ключе 7 последовательно с переключающимся транзистором 19 устанавли- вается диод 20.
Последовательно с возвратным дио- щ дом 21 установлен датчик 27 тока, входящий в состав датчика 23.1(23,2) регистрации и установлен на входе ключевого транзистора 24, эмиттер которого вместе с вторым электродом датчика 27 подключен к полюсу источника постоянного тока, а база - к
;;волнительному .выходу стойки мосто-. вого инвертора и через резистор 25 к общему полюсу источника тока. Выход транзистора 24 соединен с входом преобразователя 26 уровня напряжения, выход которого является выходом элемента 23.1(23.2) регистрации реактивного тока нагрузки подключенной к . входу 17 элемента 13.2 (13.1) деления 45 импульса управления, установленной в цепи управления управления ключа
7 предыдущей стойки мостового Инвертора.
Элемент 13.1 деления импульса уп- 50 равлепия состоит из двухЯ5 -TpHrrepos
28 и 29.
Первый вход 14 элемента 13.1 деления соединен с вторыми входами элементов ЗИ-НЕ 30 и 31 ик -входом триг-55
repa 29 и через инвертор 32 с первьяи входом элемента 2ИЛИ-НЕ 36, выХод которого соединен с,К -входом триггера 28.
Второй вход 17 элемента 13.1 соЕ ц динен с вторым входом элемента 2ИЛИНЕ 37, выход которого соединен с вторым входом элемента Зб, и через ин» вертор 33вс первыми входами элементов
30 и 31, а также вторым входом элемент
/ та 2И-НЕ 38, выход которого соединен с первым входом элемента 2И-НЕ 39.
Второй вход элемента 39 подключен к прямому выходу триггера 28, а выход его подключен кб -входу триггера 29.
Инверсный выход триггера 28 подключен к первому входу элемента 10.1 совпадения и второму входу элемента
2И-НЕ 40, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера 29, а выход — с выходом 15 элемента 13.1 и через инвертср 34 с выходом 16 того же элемента 13.1. Инверсный выход триггера 29 соединен с третьим входом элемента 31 и первым входом элемента 34. Выход элемента 30 соединен с первым входом элемента 38, а третий — с выходом элемента 41 возврата, который выполнен в виде элемента задержки, в качестве которого служит дополнительный выход 3 делителя 2 частоты, установленного на выходе генератора 1 частоты.
Инвертор работаетг:следующим образом.
Задающий генератор 1 через делитель 2 частоты управляет работой распределителя 4 импульсов, выходные сигналы с каждого разряда которого в соответствии с диаграммой (Фиг.4) устанавливают состояние управляемых ключей в .стойках мостового инвертора.
При этом, если принять за исходное состояние наличие управляющего импульса в первом разряде распределителя 4, то в начале будет открыт ключ 5 в одной и 6 в другой стойке мостового инвертсра. Благодаря этому через нагрузку будет протекать ток от всего источника постоянного тока, питающего мостовой инвертор.
Импульсом во втором разряде распределителя 4 запирается ключ 5 и открывается ключ 7 в этой же стойке 8.1 мостового инвертора. Ток в нагрузке при этом:продолжает протекать, но уже от половины источника постоянного тока. При наличии импульса в третьем разряде распределителя 4 перебрасывается триггер 28, в результате чего ключ 7 остается в включенном положении, а ключ б другой стойки 8.2 мостового инвертора выключается, При наличии реактивного тока в нагрузке, протекающего в этом случае через открытый ключ 7 и возвратный диод 21 второй стойки 8.2 мостового инвертора на вторую половину постоянного тока, создаваемее смещение на датчике 27 тока запирает ключевой транзистор 24, что в свою очередь приводит к запиранию транзистора s преобразователе
26 уровня датчика 23.2 регистрации реактивного тока нагрузки.
Полученное состояние на входе 17 элемента 13.1 деления через элементы
38 и 40 взводит триггер 29, сигналы
1059651 с которого выключают элемент 13 и разрешают включение элементов 37 и 40.
В случае отсутствия реактивного тока в нагрузке, триггер 29взводится сигналом элемента 41 задержки, либо промежуточного выхсда 3 делителя частоты
По окончании реактивного тока наг-. рузки транзистор 24 открывается благо даря отпирающему в его базе смещению через резистор 25. Это приводит к отпиранию транзистора преобразователь 26 уровня элемента 23.1. Влагодаря наличию нулевого потенциала на входе 17 элемента 13.1 триггер
?8 возвращается с исходное положение .через элементы 37 и 36. В результате этого запирается, элемент 10 ° 1 совпадения и управляемый ключ 6 выключается. Одновременно с этим сигнал с триггера 28 через элемент 40 и ин-вертор 34 приводит к отпиранию ключа 7 во второй 8.2 и 6 в 8.1 стойках мостового инвертора, благодаря чему в нагрузке потечет уже обратный полярности ток от первой половины источ ника постоянного тока, который будет протекать до тех пор, пока на выходе третьего, разряда распределителя 4 будет присутствовать управляющий импульс. Переход управляющего импульса в четвертый разряд распределителя
4 приведет к выключению ключа 7 и включению ключа 5 этой же стойки мостового инвертора, что приведет к к повторению описанного процесса для обратной полярности выходного тока.
В случае, если реактивный ток ййгрузки не прекратился к моменту пере- хода управляющего импульса в четвертый разряд распределителя 4, то независимо от этого триггер 29 возвращается в исходное состояние, что приводит к отпиранию-Тех же ключей 5 и
6 и реактивный ток будет продолжать протекать уже через возвратные диоды
21 и 22 на весь источник постоянного тока
1059б 51
1059651
Составитель Н.Савинова
Техред В.Далекорей Корректор И.Эрдейн
Редактор Е.Лушникова
Филиал ППП Патент q r. У>кгорсд, ул. Проектная, 4
Закаэ 9855/57 Тирам 687, Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д.4/5