Инвертор с блоком управления Советский патент 1983 года по МПК H02P13/18 H02M7/537 

pa, a через первый инвертор - с пер вым входом первого элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с R -входсж первого триггера; второй вход элемен та деления непосредственно соединен с вторым входом второго элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2ИЛИ- НЕ и через второй инвертор - с первыми входами первых двух Элементов и вторым входсм первого элемента 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента , а выход - с первым входом второго элемента 2И-НЕ, второй вхся которого соединен с прямым выходе первого триггера, а выход - с5-входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с пррвым входом второго элемента 2ИЛИ-НЕ и треть им входом EiToporo элемента ЗИ-НЕ, выход которого соединен сS -входом первого триггера, причем инверсный выход первого триггера является первым выходом элемента деления и Связан с первым входом третьего элемент 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.

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 регист- рации 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

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитаВИЯ переменного тока для нагрузо с инч дуктивно-активного характера, практически с любым коэффициенте мощности.

Известны устройства, в которых для повышения коэффициента использования переключающихся транзисторов используется способ ступенчатого преобразо вателя выходного напряжения.

При этом, в одном случае использу ется ряд выходных трансформаторов, выходные обмотки которых через управ-i ляемые ключи по заданному алгоритму коммутируются на нагрузку, иди один трансформатор с промежуточным вывода}ли на первичной его обмотке, ксжялутй эуемым с помощью управляемых ключей на источник постоянного тока iJHpJ;.

Недостатком таких преобразовате лей являются низкие габаритно-весовые и технологические показатели.

Наиболее близким к предлагаолсз 4у является устройство, в котором исполь зуетсясдин источник постоянного то- ка с промежуточным выводсмл и мостовой инвертор с тремя упр1авляетль ш ключами в каждой его стойке. Причем, два ключа включены последовательно между полюсами источника постоянного тока, а третий -между средним выйо -; дом этого источника и общей точкой двух первых ключей и выполнен на двух встречно включенных транзисторах, с последовательно подкЛюченными к ним диодами .

Недостатком устройства является ограниченные его возможности для нагрузок с низкими значениями .

Цель изобретения - повышение надежности, улучшение габаритно-весовых показателей и технологичности 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 источ.ник 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 дисщом/а третий управляемый ключ установлен между средним выводом источника постоянного тока и общей точкой соединения первых двух ключей, являющейся выходом инвертора к которой подключен одним -электродом второй возвратный , упразляюидай вход второго ключа соединен через соответствугаций элемент совпадения с соответствую дим выходом распределителя импульсов, к другому электроду второго возвратного диода, являющимуся дополнит(гльным выходом каждой стойки мостового инвертора, прдключен датчик регистрации реактивного тока нагрузки, связанный с полюсами источника постоянного тока, управляющий вход третьего управляемого ключа через элемент совпадения соединен с выходсм элемента деления, первый вход которого соединен р соответствующим выходе 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, йричем первый - с установленной на ее выходе, второй и-третий - с установленными на входе вторых и третьи: управляемых ключей последующей стойки мостового инвертора напряжения соответственно, -третий вход элемента совпадения, установленным на входе третьих управляемых ключей, соединен с предБщущим 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 резистор - к другому полюсу источника постоянного тока, а также преобразователь уровня напряжения, выход которого соединен с общим полюссм ис-. точника постоянного тока.

Элемент деления импульса управления содержит дваРЗ -триггера, два элемента ЗИ-НЕ, три элемента 2И-НЕ, два элемента 2ИЛИ-НЕ, три инвертера НЕ и элемент возврата в исходное состояние, причем, первый вхсзщ элемента деления импульса управления непосредственно соединен с вторыми входами первых двух элементов ЗИ-НЕ и R-входом второго триггера, а через первый инвертор с первым входом первого элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен сR-входомпервого триггера второй вход элемента деления непосредственно соединен с вторым второго элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2ИЛИ-НЕ и через второй инвертор с первыми входами первых двух элементов ЗИ-НЕ и вторым входе первого элемента 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ЗИ-НЕ, а выход с первым входом второго элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединён с прямым выходе первого триггера, а выход с 3 входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с первым входе второго элемента 2ИЛИ-НЕ и третьим входсм второго элемента ЗИ-НЕ, выход которого соединен с S-входом пар вого триггера, причем, инверсный выход первого триггера явля.ется первым выходом элемента деления и связан с первым вхоисм третьего элемента 2ИНЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а выход непосредственно соединен стретьим выходом и через третий инвертор с вторым выходом данного элемента деления, третий вход первого элоиента 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 - вариант элементалделения по длительности импульса управления с элементоял совпадения; на фиг. 4 и 5 - днаграмлфл 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 Инверторов, элементы 9.1-9.2, 10.1-10.2 совпадения, входы 11-12 элемента 10.1 совпадения, 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 мостовохо инвертора, 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 гока, RS-триггер 28 и 29 элементы ЗИ-НЕ 30-31, инверторы 32-35, элементы 2ИЛИНЕ 36 и 37, 2H-riE 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 выхо,а 3. Основной выход делителя 2 частоты соединен с входом распределителя 4 импульсов, который выполнен по схеме кольцевого счетчика. Причем, количество разр5здов 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 соответственкс первой 8.1 (и последующей 8.2) стойки мостового инвертора и первым входе 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 входсм 11 элемента 10.1(10.2) , совпадения, выход -соединен с вхсдсм управляемого ключа 7 соответственно первой и последующей стойки 8.1(8.2) мостового инвертора и вторым входом элемента

Управляемый ключ 6 зашунтирозан возвратным диодом 22, другой возвратный ,-шод 21 включен между общей точкой ключей 5 и б и дополнительным выходом стойки мостового инвертора, Ьвязанный с входсм датчика 23.. 1(23.2 регистрации реактивного тока нагрузки ки.В случае использования в качестве Л/правляемых ключей транзисторов, в ключе 7 последовательно с переключающимся транзистором 19 устанавливается диод 20.

Последовательн-о с возвратным диодом 21 установлен датчик 27тока, 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 дополнительному .выходу, стойки мостового инвертора и через резистор 25 к чобщему полюсу источника т-ока, йаход 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 импульса управления, установленной в цепи управления управления ключа 7 предыдущей стойки мостового инвертора.

Элемент 13.1 деления импульса управлеиия состоит из двухЦЗ -триггеров 28 и 29.

Первый вход 14 элемента 13., деления соединен с вторыми входами элементов ЗИ-хЧЕ 30 и 31 и) -входом трйггера 29 и через инвертор 32 с первым входом элемента 2ИЛИ-riE 36, выхдд которого соединен c,R -входс 1 триггера 28.

Второй вход 17 элемента 13.1 соединен с вторым входом элемента 2ИЛИ- ilE 37, выход которого соединен с вторым входом элемента 36, и через инвертор 33%с первыми входами элементов 30 и 31, а также вторым входе элонеш

та 2И-йЕ 38, выход которого соединен с первым входсм элемента 2И-НЕ 39. Второй вход элемента 39 подключен к прямому выходу триггера 28, а выход eio подключен кS -входу триггера 29. Инверсный выход триггера 28 подключен к первому входу элемента 10.1 совпадения и вторсму входу элемента 2И-ЯЕ 40, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера 29, а выход - с выходом 15 элемента 13.1 и через инвертор. 34 с выходом 16 того же элемента 13.1. Инверсный выход триггера 29 соединен с третьим входе элемента 31 и первым вход.сяи 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 4р то в начале будет открыт ключ 5 в одной и 6 в другой стойке мостового инвертора. Благодаря этсму через нагрузку будет протекать ток о всего источника постоянного тока, питающего мостовой инвертор.

Импульсом во в.тором разряде распрделителя 4 запирается ключ 5 и открывается ключ 7 в этой же стойке 8.1 мостового инвертора. Ток в нагрузке при этом продолжает протекать, но уж от половины источника постоянного тока. При наличии импульса-в третьем разряде распределителя 4 перебрасывается триггер 28, в результате чего ключ 7 остается в включением положении, а ключ б другой стойки 8.2 моствого инвертора выключается. При наличии реактивного тока в нагрузке, протекакяцего в этом случае через открытый ключ 7 и возвратный диод 21 второй стойки 8.2 мостового инвертора на вторую половину постоянного тока, создаваемое смещение на датчике 27 тока запирает ключевой транзистор 24 что в свою очередь приводит к запиранйю транзистора в преобразователе 26 уровня датчика 23.2 регистрации реактивного тока нагрузки.

Полученное состояние на входе 17 элемента 13.1 деления через элетленты 38 и 40 взводит триггер 29, сигналы с которого выключают элемент 13 и раз решают включение элементов 37 и 40. В случае отсутствия реактивного тока в нагрузке, триггер 29взводится сигналом элемента 41 задержки, либо промежуточного выхода 3 делителя частоты (2. По окончании реактивного тока нагрузки транзистор 24 открывается благо даря отпирающему в его базе смещению через резистор 25. Это приводит к отпиранию транзистора преобразователь 26 уровня элемента 23.1. Благодаря наличию нулевого потенциала на входе 17 элемента 13.1 триггер 2.8 возвращается с исходное положение .через элементы 37 . В результате этого запирается, элемент 10.1 совпадения и управляемый ключ 6 выключается. Одновременно с этим сигнал с триггера 28 через элемент 40 и инзертор 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 прису.тств.овать управляющий импульс. Переход управлшощего игшульса в четвертый разряд распределителя 4 приведет к выключению ключа 7 и включению ключа 5 этой же стойки МОСТОВОГ9 инвертора, что приведет к к повторению описанного процесса для обратной полярности выходного тока. В случае, если реактивный ток н5грузки не прекратился к моменту перехода 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.

7Г

HS. - J

N tr

-W

6

K./f

Фог. i

/7 J7J

rS

rz

фп

0vr.f