Устройство для управления плечом транзисторного @ -фазного мостового инвертора Советский патент 1986 года по МПК H02M7/48 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам управления силовыми ключами транзисторных автономных мостовых инверторов с модуляцией напряжения, которые могут быть использованы для питания частотного электропривода, построения бортовых источников электропитания.

Целью изобретения является обеспечение регулирования напряжения и частоты инвертора.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит Т-триггер 1, вход которого предназначен для подключения к задающему генератору, пе вый RS-триггер 2, к прямым выходам которых через первый 3 и второй 4 оптронные ключи, а к инверсным выходам через первый 5 и второй 6 элементы И и третий 7 и четвертьш 8 оптронные ключи подключены входы первого 9 и второго 10 усилителей мощности, каждый из которых содержит транзисторы 11, 12 и 13, 14 и выходные трансформаторы 15 и 16, первые входы элементов И 17 и 18 подключен к выходам триггера 1, а выходы - к входам триггера 2, выход одновибра- тора 19, подключенный через элемент ИЛИ 20 и одновибраторы 21 и 22 к выходам триггера 1, второй RS-триггер 23, подключенный к пусковому тумблеру 24, усилители 9 и 10 питаются от выводов источника 25 питания Силовая схема инвертора представлен только одним плечом и содержит силовые транзисторы 26 и 27, базовые резисторы 28 и 29, ограничительные резисторы 30 и 31 в базовых цепях и диоды 32 и ЗЗр подключенные катодами к коллекторам силовых транзисторов.

Выходные трансформаторы 15 и 16 усилителей мощности имеют по четыре выходных обмотки 15.1-15.4, 16.1- 16.4. Обмотки 15.1 и 15,2 и 16,1 и 16,2 попарно подключены согласно последовательно к переходам база- эмиттер, а обмотки 15.3, 15.4, 16.3 и 16.4 попарно включены встречно последовательно через диоды 32 и 33 к переходам коллектор - база силовых транзисторов инвертора.

На фиг.2о( хфиведена кривая фазного напряжения трехфазного мостового инвертора с широтно-импульсной

39808. 2

модуляцией. На интервале повторяемости работы трехфазного инвертора формируется по два импульса. Длительность формируемых импульсов

iry

5 t; „ т у J где у - угол регулирования выходного напряжения инвертора. Алгоритм переключения одних транзисторов первого, второго и третьего

JQ плеча мостового инвертора приведен на фиг.2 , Ь ,1 .

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 23

)5 обнулен и сигналом с его прямого выхода триггеры 1 и 2 установлены в О, элементы 5 и 6 закрыты. На входах ключей 3, 4, 7 и 8 сигналы отсутствуют. При переводе тумблера 24

20 в положение Пуск триггер 23 устанавливается в 1, и снимается сигнал запрета с R-входов триггеров 1 и 2, Сигнал задающего генератора (фиг.1 &) поступает на вход тригге25 ра 1, затем через ключи 3 и 4 на усилитель 9. На четырех вторичных обмотках 15.1-15.4 выходного трансформатора 15 формируются две пары (основная и вспомогательная) проти30 вофазных импульсов. Одна из пар противофазных импульсов, формируемых на обмотках 15.1 и 15.2, показана на фиг,2 ж,ч . Одновибратор 19, запускаемый при каждом переключении триггера 1 с помощью одновибрато- ров 21 и 22 и элемента 20, вырабатывает дополнительную последовательность импульсов (фиг.2 ) с длительностью импульсов, равной времени восстановления t силовых транзисторов инвертора., Триггер 2 запускается сигналами с выходов триггера 1, задержанными на время , и формирует второй периодический сигнал (фиг,2 е ), который через ключи 7 и 8 поступает на входы усилителя 10. На четырех вторичных обмотках 16.1-16,4 выходного трансформатора 16 формируются две вторых пары импульсов (фиг., 2 U , к ).

Так как вторичные обмотки 15.1, 15.2 и 16.1, 16.2 выходных трансформаторов включены согласно последовательно, то тем самым поочередно суммируются первые и вторые пары проти- вофазных импульсов (суммируются импульсы, показанные на фиг.2 ж и, и а на фиг. 2 -j. им). Результирующие напряжения, формируем1ле на

35

40

45

50

переходах база-эмиттер анодного и катодного транзисторов приведены на фиг. 2 л , АА . При этом положительные полуволны формируют отпирающий сигнал, а отрицательные полуволны запирающий сигнал для силовых транзисторов.

Вторичные обмотки 15.3, 15.4 и 16.1, 16.4 подключены к переходам коллектор-база встречно последовательно и тем самым вычитают первую и вторую вспомогательные пары противофазных импульсов..В результате формируется дополнительная пара управляющих импульсов (фиг.2 И , о ). Их положительные полуволны поступают в качестве запирающих импульсов на переходы коллектор-база анодного и катодного силовых транзисторов.

В случае поступления команды Авария или переводе тумблера 24 в положение Стоп триггер 23 переводится в нулевое состояние и запрещает поступление управляющих импульсов на силовые транзисторы инвертора.

В моменты переключений транзисторов в управляющих импульсах, подаваемых на переходы база-эмиттер, формируются нулевые паузы длительности Т, а в переходах коллектор-ба за ранее включенного транзистора фомируется положительньй запирающий импульс. За время с он переводит выключаемый транзистор из области на- сьпцения в область отсечки. Тем самы полностью исключается возможность появления сквозных токов.

При регулировании входного сигна (фиг.2 5 ) по частоте устройство также обеспечивает полное исключение сквозных токов. Благодаря неизменным значениям длительности импульсов, вьфабатываемых одновибратором 1 в процессе регулирования выходной частоты инвертора время t остается неизменным, что и необходимо для надежного выключения транзисторов.

Введение оптронных ключей между. логической частью устройства и усилителями мощности устраняет основной недостаток устройств управления заключающийся в низкой помехозащищенности логической части.

Важным достоинством устройства является исключение возможности одновременного формирования отпирающи сигналов обоих транзисторов одного плеча инвертора.

р

мула

4 3 о

бретения

0

0

5

0

0

5

0

5

Устройство для управления плечом транзисторного m-фазного мостового инвертора, содержащее задающий генератор, первый усилитель мощности с первым выходным трансформатором, с двумя вторичными обмотками, второй выходной трансформатор с двумя вторичными обмотками, отличающееся тем, что, с целью обеспечения регулирования напряжения и частоты инвертора, оно снабжено Т - триггером, двумя RS-триггерами,тремя 2 одновибраторами, элементом ИЛИ и четырьмя элементами И, вторым усилителем мощности, четырьмя оптронны- ми ключами, выходные трансформаторы снабжены каждый двумя вспомогательными вторичными обмотками, причем счетный вход Т-триггера подключен к

выходу задающего генератора, прямой выход Т-триггера и выход первого элемента И г$ерез первый и второй оптронные ключи соединены с входами первого усилителя мощности, прямой выход первого RS-триггера и выход второго элемента И через третий и четвертый оптронные ключи соединены с входами второго усилителя мощности, второй выходной трансформатор по.дключен к выходу второго усилителя мощности, первые входы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к прямому и инверс- выходам Т-триггера, выходы этих элементов подключены соответственно к S-входу и первому л-входу первого R5 Триггера, выход первого одновиб- ратора подкл очен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходы Т-триггера соединены через второй и третий одновибраторы и элемент ИЛИ с входом первого одновиб- ратора, инверсные выходы Т-триггера и первого RS-триггера соединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых подключены к выходу второгоRS-триггера, второму R-входу первого R5-триггера и R -входу Т- триггера, входы второго RS-триггера предназначены для подачи пусковых сигналов, в каждом выходном трансформаторе две вторичные обмотки включены согласно последовательно и их свободные выводы пред азначень для подключения к базоэмиттерному перехо ду соответствующего транзистора пле51239808. 6

ча инвертора, а две вспомогательные воды предназначены для подключения вторичные обмотки включены встречно к базоко.; шекторному переходу указан- последовательно и их свободные вы- ного транзистора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания частотного электропривода. Цель изобретения - обеспечение регулирования напряжения и частоты инвертора. Устройство содержит гп-фазный мостовой инвертор. задающий генератор, усилитель мощности (УМ) 9, выходной трансформатор (Тр) 15 с двумя вторичными обмотками. В устройство введены УМ 10 с выходным Тр 16, Т -триггер 1, опт- ронные ключи (ОК) 3, 4, 7, 8, одно- вибраторы 19, 21, 22 и логические элементы. Вторичные обмотки Тр 15, 16 подключены встречно-последовательно через диоды 32, 33 к переходам коллектор-база транзисторов (Т) 26, 27 (одно плечо инвертора), что исключает вероятность одновременного формирования отпирающих сигналов обоих транзисторов одного плеча инвертора. В моменты переключений Т 26, 27 на переходы база-эмиттер в управляющих импульсах формируются нулевые паузы длительности f , а на переходах коллектор-база - запирающий импульс. Введение ОК 3, 4, 7, 8 между логической частью и УМ 9, 10 по- вьшгает помехозащищенность устройства. 2 ил. с л с ьо со QD 00 О 00

ffJH

а

., ИЖНЯ ЯЩИ

.;iia:i;aM JaaiSi e

д Я CLIL,

g гп г

ж р-----I j-I г -czzzuzdl -flrQJLJJA

D

:|.pq..

fizfl-i F

i::

D

Tf .

Редактор РЛДицика

Состав и т е л ь Ь, ,-м р о н о в Техред М.Ходаннч

Заказ 3405/54 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного 1сомитета СССР

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

Г1рои; водсткеино-1 «ли1-рафичес.кое предприятие, г. Уж1 ород5 ул. Проектная,

Ij Lj tll,.jnillj

i::

xrr:

Tf .

П

;ij сгтишиг

..„„. J p.

ti utzr

-D-4r D-

Корректор М.Шароши