Устройство для защиты от перенапряжений статического преобразователя Советский патент 1986 года по МПК H02H7/12 

ш

15

1239785

Изобретение относится к электро- ехнике и может быть использовано ля защиты от перенапряжений статиеских преобразователей, включающих иловой выпрямитель и LC-фильтр потоянного тока, например статичес- - их преобразователей частоты со звеом постоянного тока.

Целью изобретения является повыение КПД преобразователя при одноременном уменьшении массогабарит- ых показателей.

На фиг.1 изображена электрическая хема устройства для защиты от переапряжений статического преобразоателя; на фиг.2 - то же, вариант ыполнения устройства; на фиг.З - пооговый узел.

Описываемое устройство предна-зна- ено для защиты от внешних коммутаионных напряжений статического пребразователя, включающего в себя сиовой выпрямитель 1 и LC-фильтр 2 постоянного тока, например, для защиты преобразователя частоты со звеном постоянного тока (фиг.1) и включающего также инвертор 3.

LC-фильтр 2 постоянного тока содержит дроссель 4, установленный в положительной шине, и конденсатор 5. Устройство защиты от перенапряжений содержит выпрямительный мост 6,своим входом подключенный к входу силового вьшрямителя 1, пороговый узел 7, под- ключенньш к выходу выпрямительного моста 6, ключевой элемент 8, выполненный в виде оптоэлектронной пары. При этом управляющий (излучающий) элемент 9 оптоэлектронной пары подключен к выходу порогового узла, а ключевой элемент 8 включен после- дова- Гельно через ограничительный резистор 10 между положительными выводами выпрямительного моста 6 и силового выпрямителя в месте соединения первого вывода дросселя 4 и конденсатора 5 , при этом отрицательный вывод выпрямительного моста соединен с.отрицательным выводом силового выпрямителя. Для запирания ключевого элемента 8 предназначен конденсатор 11, включенный между вторым вьгаодом дросселя 4 и общей точкой соединения ограничительного ре- зистора 10 и ключевого элемента 8.

эм ко ст по зо ро то те ко сл ро ны тр эм к по та по по то эм ко го

ис со ис це ва

.50 Си

ра

ко ук ре

до

.35

40

50

гд

мо ус ро

55

Пороговый узел 7 содержит делитель из двух резисторов 12 и Hj диод 14, резистор 15, включенный в

5

о

эмиттерную цепь транзистора 16, в коллекторную цепь которого включен стабилитрон 17. База транзистора 16 подключена к общей точке резисторов 12 и 13, а диод 14 включен между базой и коллектором транзистора 16. Пороговый узел содержит также резистор 18, подключенный между положительным полюсом источника питания и коллектором транзистора 16, два последовательно соединенных стабилитрона 19 и 20 и резистор 21, включенные одним выходом в базовую цепь транзистора 22, а другим выходом к эмиттеру транзистора 16, резистор 21 - к коллектору транзистора 22. Между положительным выводом источника питания и Эмиттером транзистора 22 подключен резистор 23, а резистор 24 подключен между эмиттером транзис - тора 22 и базой транзистора 25. К эмиттерз транзистора 25 подключены конденсатор 26, второй вывод которого подключен к отрицательному полюсу

5 источника питания и резистор 27, соединенный с положительным полюсом источника питания. В коллекторную цепь транзистора 25 включен последовательно с резистором 28 управляющий

0 Сизхсучающий) элемент 9 ключа 8.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии перенапряжений конденсатор 11 заряжен (полярность указана без скобок на фиг. 1) через резистор 10, дроссель 4, инвертор 3

до УРО1ГНЯ,

5

d,

2m и

тлГг

ОС COS

где Uj - среднее значение выпрямленного напряжения на .выходе моста 6|

и - линейное напряжение на входе преобразователя; m - число фаз на .входе пре.образователя;

Л - угол управления вентилей. При применении в выпрямительном мосте 6 неуправляемых вентилей ей О уставка напряжения срабатывания порогового узла выбирается равной

55

и„ (1,1- 1,15)и,

где Uj - среднее значение выпрямленного напряжения силового

3 . выпрямителя на конденсаторе 5 фильтра 2 постоянного тока.

При появлении на фазах входа преобразователя импульса внешних или коммутационных перенапряжений,пре- вьпиающего регулируемую уставку срабатывания и порогового узла 7,последний срабатывает и включает управля ций вход излучающего элемента 9,кото- рый вызывает включение ключевого эле- .мента 8,последний через вентили катодной группы выпрямительного моста 6, ограничительньй резистор 10 обеспечивает передачу энергии перенапря- жений для поглощения конденсатором 5 фильтра 2 постоянного тока и.инвер- .тором 3 через вентили анодной группы выпрямительного моста 6.

Одновременно с включением ключе- вого элементу 8 происходит перезаряд конденсатора 11 по цепи: ключевой элемент 8 - дроссель 4 - конденсатор .11 (до полярности, указанной в скобках на фиг.1). Обратный пере- .заряд конденсатора 11 происходит по цепи: (+) конденсатора 11 - дроссель 4 - ключевой элемент 8 - (-) конденсатора 11. При этом ток перезаряда обеспечивает выключение клю- чевого элемента 8.

Устройство подготовлено к приему нового импульса перенапряжения.

Таким образом, конденсатор 11 и дроссель 4 фильтра 2 постоянного то- ка образуют коммутирующий контур, обеспечивающий выключение ключевого элемента 8.

Пороговый узел 7 с помощью импульсов на управляющем входе элемента 9 обеспечивает включение ключевого элемента 8 (оптоэлектронной пары)

Пороговый узел работает следующим образом.

Напряжение на делителе (резисто- ры 12 и 13) пропорционально напряжению на входе преобразователя. Когда напряжение на резисторе 13 превысит напряжение на стабилитроне 17, открывается транзистор 16. При этом на пряжение на коллекторе транзистора 1 становится меньше напряжения стабилизации стабилитронов 19 и 20 и транзистор 22 закрывается. При этом открывается транзистор 25, и конден- сатор 26 (предварительно заряженный на делителе 12 и 13) разряжается по цепи: (+) конденсатора 26 - коллек854

тор-эмиттер транзистора 25-анод управляющего элемента - резистор 28- (-) конденсатора 26.

Переменный резистор 13 служит дпя изменения порога срабатывания узла. Ограничительный резистор 10 ограничивает зарядный ток через конденсаторы 11 и 5 до величины, до-г пустимой для вентилей выпрямительного моста 6 и ключевого элемента 8. Энергопоглощение перенапряжений обеспечивается подзарядом конденсатора 5 фильтра 2 постоянного тока и периодическим его разрядом работающим инвертором 3 с частотой 2nf, где п - число модулей инвертора; fg - частота напряжения на выкоде преобразователя.

Время открытого состояния Т ключевого элемента 8 определяется собственной частотой fp коммутирующего контура (конденсатор 11 и дроссель 4):

1

Т -- ° fo

fo

,

с целью снижения потерь энергии выбор частоты fg коммутирующего контура определяется неравенством fj, г (2...4)2mf,,

число фаз напряжения на входе преобразователя; частота напряжения на входе преобразователя. Дроссель 4 (L4) определяется из расчета параметров фильтра постоянного тока, а конденсатор 11 (С,, ) и выражения

где m f. (f

,L,

Устройство может быть применено даже в случае применения на вхоДе преобразователя трехфазного мостового силового выпрямителя с неуправляемыми вентилями, так как

1,35и„р и„ и,7и,

где и„р - действующее линейное значение перенапряжения.

Формула изобретения

Устройство для защиты от перенапряжений статического преобразователя, включающего силовой выпрямитель и LC -фильтр постоянного тока, содержащее выпрямительный мост входом подключаемьй к входным выводам статического преобразователя, пороговый узел, конденсатор и ограничитель- ньй резистор, отличающееся тем, что, с целью повьшения КПД преобразователя при одновременном уменьшении массогабаритных показателей, оно снабжено ключевым элементом, включенным в последовательную цепочку с ограничительным резистором, один вывод которой предназначен для подключения между точкфй соединения дросселя и конденсатора LC -фильтра постоянного тока, а другой вывод подключен к одному выходному выводу

выпрямительного моста того же потенциала, другой выходной вывод которого предназначен для соединения с выходным выводом силового выпрямителя одноименного потенциала, при этом пороговый узел входом подключен между выходными выводами выпрямительног моста, а выходом - к управляющему входу ключевогоэлемента, при этом один вывод конденсатора предназначен для подключения к точке соединения выходного вывода силового выпрямителя и дросселя LC -фильтра, а другой его вывод подключен к точке соединения ключевого элемента и ограничительного резистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от перенапряжений вторичных источников электропитания. Цель изобретения - повышение КПД преоб- разователя при одновременном уменьшении массогабаритных показателей. Преобразователь содержит силовой выпрямитель 1, LC -фильтр (Ф) 2, инвертор 3. Устройство для защиты от перенапряжений выполнено на пороговом узле 7, конденсаторе. 11, ограничительном резисторе (ОР) 10 и выпрямительном мосте 6. Введение в схему защиты ключевого элемента (КЭ) 8, выполненного в виде оптоэлектронной пары, и включение его последовательно с ОР 10 и параллельно конденсатору 5 Ф2 образует коммутирующий контур (конденсатор 11, дроссель 4), обеспечивающий эффективное выключение КЭ8. Время открытого состояния КЭ8 определяется собственной частотой коммутирующего контура из условия снижения потерь, что позволяет повыси ть КПД. 3 ил. € (Л to оо со 00 01 Фн.1

15

М

Редактор Р.Цицика

Составитель О.Мещерякова Техред О.Сопко

Заказ 3404/53 .Тираж 612Подписное

ВНШЙИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул. Проектная, 4

17

M/f

гз

15

Фиг.З

Корректор Т.Колб