Преобразовательная установка

Преобразовательная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательных устройствах. Цель изобретения - повышение надежности. Преобразовательная установка содержит источник 1 питания, связанный через полумостовой инвертор 2 с мостовым инвертором 3, систему 4 управления мостовым инвертором, и блок 5 управления полумостовым инвертором. Алгоритмы управления ключами полумостового и мостового инверторов аналогичны . Силовые ключи обоих плеч управляются противофазно с задержкой Момента отпирания тиристоров относительно моментов отпирания транзисторов . Повышение надежности обеспечивается за счет уменьшения коэффициента нагрузки по напряжению транзисторов мостового инвертора. 8 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 14188?4

А1

G > 4 Н 02 М. 7/537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРС ПЗЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4119098/24-07 (22) 5. 09. 86 (46) 23.08.88. Бюл. У 31 (71) Азербайджанский политехнический институт нм. Ч.Ильдрыма (72) А.-М.А.-М.Абдулаев, В.М.Скобчеико, Н.Г.Гаджиев, А.M.Ìàíàôîâ, А.И.Дшумаев и А.О.Эйваэов (53) 621.314.58(088.8) (56) Глазенко Т.А., Гончаренко P.Á.

Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. — Л.:

Энергия, 1969, с.32.

Авторское свидетельство СССР

В 1058018, кл. Н 02 М 7/537, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к электротехнике и мокет быть использовано в преобразовательных устройствах. Цель изобретения — повышение надежности.

Преобразовательная установка содержит источник 1 питания, связанный через полумостовой ннвертор 2 с мостовым ннвертором 3, систему 4 управления мостовым инвертором, н блок 5 управления полумостовым инвертором.

Алгоритмы управления ключами полумостового и мостового инверторов аналогичны. Силовые ключи обоих плеч управляются противофаэно с задержкой момента. отпирания тиристоров относительно моментов отпирания транзисторов. Повышение надежности обеспечивается за счет уменьшения коэффициента Е

C нагрузки по напряжению транзисторов мостового инвертора. 8 ил.

1418874

Изобретение относится к преобразовательной технике H может быть использовано в преобразовательных устройствах для преобразования напряжения первичного источника питания в переменное напряжение регулируемой величины и частоты.

Целью изобретения является повышение надежности преобразовательной установки путем уменьшения величины напряжения, прикладываемого к транзисторам мостового инвертора.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразовательной установки, на фиг.2 — электрическая принципиальная схема мостового и полумостового инверторов; на фиг.3 — пример выполнения схемы формирования задержанных импульсов; на фиг.4 — пример выполнения усилительно-развяэывающего узла системы управления мостовоro инвертора; на фиг.5 — пример выполнения фаэосдвигающего блока; на фиг.6 — пример выполнения элемента задержки; на фиг.7 — пример выполнения усилительно-раэвязывающего узла схемы управления полумостовым ин-, вертором; на фиг.8 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразовательной установки.

Преобразовательная установка содержит источник 1 питания, связанный через полумостовой инвертор 2 с мостовым инвертором 3, а также систему 4 управления мостовым инвертором и блок

5 управления полумостовым инвертором 2. Плечи 6 полумостового и мостового инверторов (фиг.2) выполнены в

Виде сОРдиненных пОследовательнО ти 40 ристоров 7 и транзисторов 8, зашунтированных обратными диодами 9. Параллельно каждому транзистору 8 включена защитная цепочка 10, содержащая соединенные пОследовательнО кОнденса 45 тор 11 и диод !2, а также резистор

13, включенный параллельно диоду 12.

Система 4 управления содержит соединенные последовательно задающий генератор 14, фазорасщепитель 15 и фаэосдвигающий блок 16 к входу и выходу которого через схемы 17 формирования задержанных импульсов подсоединены усилительно-развязывающие узлы 18 и 19, выходами связанные с управляющими це55 пями тиристоров мостового инвертора

3. Вход и выход фазосдвигающего блока непосредственно подсоединены к усилительно-развяэывающим узлам 19, выходы которых связаны с управляющими цепями транзисторов мостового инвертора 3.

Блок 5 управления полумостовым инвертором 2 (фиг.1) содержит два формирователя 20 управляюших импульсов, каждый иэ которых выполнен в виде соединенных последовательно элемента

21 задержки, а также усилительно-развязывающего узла 22, связанного выходами с управляющими цепями тиристоров полумостового инвертора 2. Кроме того, формирователи 20 управляющих импульсов содержат усилительно-раэвязывающие узлы 23, входами подключенные к входам элементов 21 задержки, а выходами связанные с управляющими цепями транзисторов полумостового инвертора 2. Блок 5 управления содержит также элемент 24 И-НЕ, входом и выходом связанный с входами формирователей 20 управляющих импульсов и входом подсоединенный к счетному входу синхронизируемого триггера фазосдвигающего блока 16.

Задающий генератор 14 может быть выполнен по схеме симметричного мультивибратора, а фазорасщепитель 15— на одном триггере, работающем в режиме деления частоты.

Схема 17 формирования задержанных импульсов может быть выполнена на логических элементах типа 2И-НЕ (фиг.3) в виде двух однотипных каналов обработки сигнала. Величина задержки импульсов регулируется путем изменения параметров интегрирующей цепи.

Усилительно-раэвяэывающие узлы 18 и 19 могут быть выполнены по схеме усилителя мощности с трансформаторным выходом (фиг.4).

Фаэосдвигающий блок 16 может быть выполнен (фиг.5) в виде соединенных последовательно схемы 25 выделения импульсов, генератора.26 пилообразного напряжения, дифференциального усилителя 27, фазоинвертора 28 и синхронизируемого триггера 29, а также делителя 30 напряжения, связанного с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 27.

Усилительно-раэвязывающий узел 22 блока управления полумостовым инвертором может быть выполнен по схеме усилителя с оптоэлектронной развязкой (фиг.7) гальванически несвязанными дополнительными источниками питания.

141887

Установка работает следующим образом.

Задающий генератор 14 системы 4 управления формирует на выходе напряжение 31, которое. поступает на вход фазорасщепителя 15. При этом на выходах фазорасщепителя формируются импульсы 32 и 33 с длительностью положительной и отрицательной полуволн, 1О

1 равной величине полупериода. Поступая на вход усилительно-развязывающего узла 19, импульсы 32 и 33 обеспечивают формирование на управляющих переходах транзисторов 8 мос гового инвертора 3 в течение полупериода отпирающего и запирающего импульсов (диаграмма 34). На выходах схемы

17 формирования задержанных импульсов формируются последовательности импульсов 35 и 36, обеспечивая формирование на выходе усилительно-развязывающего узла двухполярного управляющего тиристорами 7 импульсного напряжения 37. 25

На вход схемы 25 выделения импульсов фаэосдвигающего блока 16 поступают противофазные импульсы 32 и

33, формируя на ее выходах последовательчость импульсов 38, управляю- 3О щую работой генератора 26 пилообразного напряжения. В момент сравнения пилообразного напряжения 39 с управляющим напряжением 40 (диаграмма 41) поступающим с делителя ЗО, иа выходе

35 дифференциального усилителя 27 изменяется полярность напряжения, при этом на выходе буферного усилителя фазоинвертора 28 формируется напряжение 42. Поступая на счетный вход синхронизируемого триггера 29, импульсы 42 обеспечивают на его выходах формирование последовательностей импульсов 43 и 44. Жесткая синхронизация работы триггера 29 обеспечивается пос-45 ледовательностями импульсов 32 и 33, подаваемыми на.управляющие входы триггера. Поступая на вход усилительнораэвязывающего узла 19, импульсные последовательности 43 и 44 обеспечивают формирование на управляющих переходах транзисторов 8 мостового инвертор двухполярного импульсного напряжения 45. На выходах усилительно-раэвязывающего узла 18 при этом формируется двухполярное управляющее тиристорами 7 напряжение 46. Таким образом осуществляется регулирование среднего за полупериод значения вы4

4 ходного напряжения 47 инвертора. Изменение величины управляющего напряжения 40 приводит к изменению длительности нулевой паузы в кривой напряжения 47.

Между моментом отпирания транзисторов и моментом отпирания тиристоров вводится задержка. Длительность задержки, выбирается такой, чтобы ранее проводивший ток транзистор успел перейти из режима насыщения в режим отсечки до открытия очередного тиристора противофазно-управляемого плеча инвертора. Этим исключается возможность протекания сквозного тока по стойке мостового инвертора. Такой алгоритм переключения транзисторов и тиристоров в плечах одной стойки мостового инвертора не только исключает сквозные токи, но и обеспечивает минимальные динамические потери в транзисторах при его включении, так как переход транзистора иэ режима отсечки в режим насыщения происходит при коллекторном токе, равном О, ввиду того, что тиристоры только через время, начинают пропускать ток. Динамические потери при этом оказываются локализованы только в тиристорах, которые менее критичны (в отличие от транзисторов) к этому параметру. Включение тиристоров достигается эа счет уменьшения величины тока в них с помощью транзисторов до значения менее величины тока удержания. В этом случае через время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристора, последние переходят в запертое состояние.

Алгоритм управления силовыми ключами полумостового инвертора пол- ностью аналогичен рассмотренному алгоритму работы силовых ключей мостового инвертора, Силовые ключи обоих плеч управляются противофазно с задержкой моменТа отпирания тиристоров относительно моментов отпирания транзисторов. Введение дополнительного полумостового инвертора позволяет уменьшить величину напряжения, прикладываемого к запертым транзисторам мостового инвертора, до единиц вольт.

Это достигается за счет отключения мостового инвертора от источника питания на интервале времени Π— t u

1 и подключения е Го к источнику питайия на интервале времени t,-t и

С этой целью напряжение 42, 1 поступающее с выхода фазоинвертора

5 14

28, подается на элемент И-НЕ и с его входа и выхода на формирователь 20 управляющих импульсов. Непосредственно с входа элемента И-НЕ напряжение 42 поступает на усилительно-развязывающнй узел 23, формируя в базовой цепи транзистора 8 полумостового инвертора токовый импульс 48. Напряжение 42,. задержанное с помощью элемента 21 задержки (фиг.б) подается на усилительно-развязывающий узел 22, обеспечивая формирование в управляющей цепи тиристора 7 полумостового инвертора токового импульса 49. С выхода элемента И-НЕ управляющее напряжение поступает на усилительно-раэвязывающий узел 23 другого плеча, формируя в базовой цепи транзистора

8 токовый импульс 50, а также, будучи задержанным на время 3, формирует на выходе усилительно-развязывающего узла 22 импульс 51 в управляющей цепи тиристора 7 другого плеча. Задержка на С между включением транзистора и тиристора в плечах полумостового инвертора существенно уменьшает величину динамических потерь в транзисторах 8 полумостового инвертора. Для уменьшения величины динамических потерь в транзисторах полумостового инвертора при их выключении установлены защитные цепочки

10. В запертом состоянии к транзисторам полумостового инвертора прикладывается полное напряжение питания. Отключение мостового инвертора на время Π— t u t - t3 от питающей сети и шунтирование его на это время тиристором 7 и транзистором 8 позволяет обеспечить процесс переключения силовых ключей мостового инвертора при напряжениях порядка нескольких вольт, а также обеспечить протекание реактивного тока нагрузки.

Если бы не было защитных цепочек, то после перехода тнристора и транзистора в запертое состояние и повторного приложения напряжения, прикладываемого к запертому транзистору, указанная величина определялась бы

его внутренним сопротивлением. Значительно уменьшить эту величину можно было бь1, включив параллельно транзистору резистор с величиной coIIpoòèâления на один - два порядка ниже величины внутреннего сопротивления запертого тиристора. Однако более эффективно применение защитных цепочек

18874 6

10, н момент выключения тиристора сопротивление такоЙ цепочки практически близко к нулю. В результате в течение всего запертого состояния к силовым транзисторам мостового ннвертора приложено напряжение на уровне 1-2В.

Таким образом, транзисторы мостового инвертора оказываются в облегченном режиме работы.

Изобретение повышает надежность преобразовательной установки за счет уменьшения коэффициента нагрузки по напряжению транзисторов мостового инвертора. Введение дополнительного полумостового инвертора формально приводит к некоторому повьппению интенсивности отказов преобразовательной установки ввиду увеличения общего числа элементов схемы. Однако помимо уменьшения напряжения на транзисторах мостового инвертора полумостовой инвертор одновременно является исполнительным органом быстродействующей системы защиты инвертора от перегрузок, что также повышает надежность функционирования мостового инвертора.

Формула изобретения

Преобразовательная установка, содержащая источник питания, связанный с ним мостовой инвертор, каждое плечо которого выполнено в виде соединенных последовательно тиристора и транзистора, эашунтированных обратным диодом, а также систему управления, выполненную в виде соединенных последовательно задающего генератора, фазорасщепителя и фазосдвигающего блока, выход которого образован парафаэными выходами синхронизируемого триггера, причем к входу и выходу фазосдвигающего блока подсоединены через схемы формирования задержанных импульсов усилительно-развязывающие узлы, выходами связанные с управляющими цепями тиристоров, а также усилительно-развязывающие узлы, выходами связанные с управляющими цепями транзисторов мостового ннвертора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения величины напряжения, прикладынаемого к транзисторам мостоного иннертора, она дополнительно снабжена полумостоньм иннертором, плечи которого, выполненные н ниде последовательно соедннелннх тиристора н транзистора, зншунгиронаны обратны874

1418

Ми диодами и крайними выводами подключены к источнику питания, а общим выводом подключен к диагонали постоянного тока мостового инвертора

5 защитными цепочками по числу плеч мостового и полумостового инверторов, каждая из которых включена параллельно транзистору соответствующего плеча и выполнена в виде соеди-. 10 ненных последовательно конденсатора и диода, а также резистора, включенного параллельно диоду, и блоком управления полумостовым инвертором, содержащим элемент И-НЕ, к входу и 15 выходу которого подсоединены два формирователя управляющих импульсов,каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно элемента задержки и усилительно-развязывающего узла, связанного с управляющей цепью тиристора, а также усилительно-развязывающего узла, входом подключенного к входу элемента задержки, а выходомк управляющей цепи транзистора одного из плеч полумостового инвертора

1 причем вход элемента И-НЕ подключен к счетному входу синронизируемого триг-.1 гера.

) l l 8874

1418874

1418874

Фп. d

Составитель В.Бунаков Техред M. Ходанич Корректор M.Демчик

Редактор 0.1Орковецкая

Заказ 4165/54 тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раутпская наб °, д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4