Способ формирования управляющих импульсов транзисторным плечом @ -фазного мостового инвертора Советский патент 1985 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, касающейся способов формирования управляющих импульсов силовыми ключами транзисторного пле- 5 ча автономных мостовых инверторов с модуляцией напряжения, которые могут быть применены для питания частотного электропривода, источников электропитания. . -tO

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет ши- ротно-импульсного регулирования напряжения и частоты т-фазного инвертора и полное исключение сквозных токов 5

На фиг.1 даны временные диаграммы последовательности операций по предлагаемому способу; на фиг.2 - схема устройства для реализации способа.

На фиг.1а для примера приведена 20 кривая напряжения с вырезанной нулевой полкой tT/j , формируемая однофазным мостовым инвертором; на фиг.16, в - алгоритм переключения силовых анодных транзисторов первого и 25 второго плеча инвертора (алгоритм переключения катодных транзисторов первого и второго плеча инвертора можно получить путем инверсии кривых, приведенных на фиг.1 б, в); на фиг.1гзо кривая фазного напряжения трёхфазного мостового инвертора с широтно-импульсной модуляцией по прямоугольному синусу. На интервале повторяемости работы инвертора формируется по два импульса. Длительность формируемых импульсов t :|-ai , где f угол регулирования выходного напряжения инвертора. Алгоритм переключения анодных транзисторов первого, второго и тре- тьего плеча мостового инвертора приведен на фиг.1д, е, ж. Путем инверсии данных сигналов можно получить алгоритм переключения катодных транзисторов.45

Для иллюстрации предлагаемого способа формирования рассмотрим алгоритм переключения первого плеча трехфазно- гр мостового инвертора. Кривую,приведенную на фиг.1 д, примем в качест-50 не исходного сигнала, модулированного по длительности на несущей частоте модуляции и периодического относительно выходного периода Т напряжения инвертора,55

Согласно предлагаемому способу формирования управляющих импульсов наряду с тем, что формируют исходный пе-

риодический сигнал, из которого формируют первую основную пару периодических противофазных управляющих импульсов, кривые которых приведены на фиг.1к, л, дополнительно по исходном периодическому сигналу формируют первую вспомогательную пару противофазных управляющих импульсов, которая повторяет по форме кривые, приведенные на фиг. 1к, л.

В начале и конце каждого импульса исходного периодического сигнала формируют импульсы дополнительной последовательности СФиг.1 з) и устанавливают их длительность большей времени восстановления силовых транзисторов инвертора. По задним фронтам дополнительной последовательности импульсов вырабатывают второй исходный периодический сигнал, сдвинутый относительно первого на время t (фиг.1 и), по которому формируют вторые основную и вспомогательные пары противофазных управлякицих импульсов. Вторая основная пара противофазных управляющих импульсов приведена на фиг.1 Mj н, а вторая вспомогательная пара повторяет по форме данные кривые.

1

Суммируют первую и вторую основные пары противофазных управлякхцих импульсов, а именно суммируют кривые показанные на фиг.1 к и м, а также показанные на фиг.1 л и н. Результирующие напряжения приведены на фиг.1 о, п, и предназначены для переходов база - эмиттер анодного и катодного транзисторов. При этом,при нимаем, что положительные полуволны результирующих напряжений формируют отпирающий сигнал и транзистор находится в насыщении, а отрицательные полуволны формируют запирающий сигнал и транзистор переходит в область отсечки.

Вычитают первую и вторую вспомогательные пары противофазных управляющих импульсов, а именно кривые, показанные на фиг.1 к и м, а также на фиг.1 л и н. В результате формируют дополнительную пару периодических противофазных управляющих импульсов, которые приведены на фиг.1р,с. Их положительные полуволны предназначены соответственно для переходов коллектор - база анодного и катодного транзисторов. Из приведенного описания последо- вательности операций по предлагаемо.- му способу видно, что его можно применить к однофазному инвертору с широтной модуляцией, алгоритм переключения силовых ключей которого приве.ден на .фиг.1 б, в. Устройство для реализации -предлагаемого способа (фиг.2) содержит пер вый и второй триггеры 1 и 2,к прямом выходу каждого из которых непосредственно, а к инверсному выходу через элементы И 3 и 4 соответственно под ключены последовательно включенные предварительный двухтактный усилители мощности 5 и 6, каждый из которых выполнен на транзисторах 7, 8 и 9, ГО и трансформаторах 11, 12, и выходные двухтактные усилители мощности 13 и 14, каждый из которых выполнен на транзисторах 1.5, 16 и 17, 18 и выходных трансформаторах 19и 20, два элемента И 21 и 22,первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному вы ходам триггера 1, а выходы - к S-вхо ду и R-входу триггера 2,.одновибратор 23, подключенный выходом к вторы входам элементов И 21 и 22, а входом через элемент ИЛИ 24 и два формирователя передних фронта 25 и 26 соответственно к прямому и инверсному выходам первого триггера I, пусковой триггер 27, прямой выход которого подключен к R-входам триггеров 1 и 2 и вторым входам элементов И 3 и 4, Силовая схема инвертора представлена только одним транзисторным плечом и состоит из транзисторов 28 и 29, ба- зовых резисторов 30 и 31, ограничительных резисторов в базовой цепи 32 и 33 и диодов 34 и 35, подключенных к -коллекторам силовых транзисторов к тодами. Выходные трансформаторы 19 и 20выходных двухтактных усилителей мощности 13 и 14 имеют по четыре выходных обмотки 36-39 и 40-43. Обмотки 36-37 и 40-41 попарно включены последовательно-согласно и подсоединены через ограничительные резисторы 32 и 33 к переходам база - эмиттер силовых транзисторов 28 и 29 инвертора, а обмотки 38-39 и 42-43 попарно включены последовательно-встречно и подсоединены через диоды 34 и 35 к переходам коллектор - база указанных тран зисторов. Принцип работы устройства состоит в следующем. В исходном состоянии пусковой триггер 27 обнулен и тем самым сигналом с его прямого выхода обнулены триггеры 1 и 2 и закрыты элементы И 3 и 4. Транзисторы 7-10 предварительных двухтактных усилителей мопг ности 3 и 6 закрыты. При переводе тумблера на входе триггера 27 в положение Пуск снимается сигнал Запрет с R-входов триггеров 1, 2 и элементов И 3, 4. Исходный периодический сигнал (фиг.1д) поступает на общий вход, либо на SR-входы первого триггера I, усиливается последовательно включенными усилителями 5, 13, гальванически разделяется с помощью четырех вторичных обмоток 36-39 выходного трансформатора 19 выходного двухтактного усилителя мощности на две пары, основную и вспомогательную (фиг.1 к,л) противофазных управляющих импульсов. Одновибратор 23, запускаемый по каждому из переключений триггера 1 с помощью формирователей переднего фронта 25 и 26 через элемент ИЛИ 24, вырабатывает дополнительную последовательность импульсов (фиг.1з) с длительностью каждого из импульсов L большей времени восстановления силовых транзисторов инвертора. Второй триггер 2 запускается сигналами с выходов первого триггера 1, задержанными на время t , и формирует второй исходный периодический сигнал (фиг.1и), который также усиливается последовательно включенными усилителями 6 и 14 и гальванически разделяется с помощью четырех вторичных обмоток 40-43 выходного трансформатора 20 выходного двухтактного усилителя мощности на две вторичных пары основных и вспомогательных противофазных управляюпщх импульсов (фиг.1 м, л). Напряжеиия, формируемые на анодном и катодном транзисторах 28 и 29 инвертора на переходах база - эмиттер, приведены соответственно на фиг. о, п, на переходах коллектор - база - на фиг.1 р, с. В случае поступления команды Авария или перевода тумблера на входе триг гера 27 в положение Стоп триггер 27 переводится в нулевое положение и снимаются управляю1цие импульсы с силовых транзисторов инвертора.

а

8

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯНЖЩХ ИМПУЛЬСОВ ТРАНЗИСТОРНЫМ ПЛЕЧОМ т-ФАЗНОГО МОСТОВОГО ИНВЕРТОРА, состоящий в том, что.формируют исходный периодический сигнал, из которого формируют основную пару противофазных управлякщих импульсов, формируют дополнительную пару периодических управлякщих импульсов для переходов коллектор - база анодного и катодного транзисторов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет широтно-импульсного регулирования напряжения и частоты т-п|)азного мостового инвертора и полного исключения сквозных токов, из исходного периодического сигнала формируют вспомогательную пару противофазных управляющих импульсов, в начале и конце каждого импульса исходного периодического сигнала формируют импульсы дополнительной последовательности импульсов с длительностью каждого из них, большей времени восстановления силовых тран зисторов инвертора, по задним фронтам дополнительной последовательнос5S ти импульсов формируют второй исход(Л ный периодический сигнал, по которому формируют вторые основную и вспомогательную пары противофазных уп- равлякщих импульсов, а затем суммируют первую и вторую основные пары противофазных управляющих импульсов для переходов база - эмиттер анодно го и катодного транзисторов, для со формирования дополнительной пары 4 СО риодических противофазных управляющих импульсов вычитают первую и вторую вспомогательные пары противо 4j фазных управляющих импульсов.

% п. ПП П П U2 JL К tFbf

fbFt

%2 1

Af U20.1 -С

fhFt

м и.

Ж 2

JL

Д,

U U п П

J LJ L

n П

jj, цТГ 11

n ., П

U U

ЪРЪР

JtR

tHzf

П n

J LJ L

1,

JLJT U ПП

U

U JL

U П .

jn

TJU n n n n n ftft