Инвертор с защитой Советский патент 1986 года по МПК H02M7/44 H02H7/122 

ром 27). Порог срабатывания узла мгновенной защиты 4 по напряжению на вторичной обмотке датчика тока 11 определяется числом шунтирующих ее Р-П переходов диода и транзис ора. Если включается транзистор 27 и в момент достижения максимума тока изменяется полярность напряжения на трансформаторе 10, то включается блокирующий ключ 29, который удерживает транзистор 27 замкнутым и после умень. ; , , 1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке преобразователей напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока.

Цель, изобретения - повышение быс- тродействия устройства защиты без ухудшения качественных показателей инвертора при одновременном упрощении схемы.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит инвертор 1, исполнительный орган 2 защиты с индикацией, узел 3 запуска инвертора, узел 4 мгновенной защиты, узел 5 инерционной защиты и источник 6 постоянного тока.

Инвертор содержит силовые,ключи 7 и 8, управляющий трансформатор 9 тока с двумя основными и двумя дополнительными выходами, силовой трансформатор 10 с одним основным и одним дополнительным выходами датчик тока на трансформаторе 11с одним выходом, нагрузку 12, резистор 13 положительной обратной связи, емкостной делитель на конденсаторах 14 и 15. Дополнительные выходы трансформаторов 9 и 10 подключен к узлу 4 мгновенной защиты. К нему же подключен и выход датчика тока на трансформаторе 11.

Исполнительный орган защиты с индикацией перегрузок состоит из индикатора 16, блокирующего ключа 17,

шения тока ниже допустимого значения. При изменении направления тока в диагонали инвертора 1 меняется полярность напряжения на обмотках трансформатора 9 и замьжается выключатель защиты 31, создавая условия для разрьюа искусственно созданной коротко . замкнутой цепи первого дополнительного выхода трансформатора 9 диодом 25 и трансформатором 27. 2 ил.

кнопки 18 повторного запуска инвертора, исполнительного тиристора 19 и управляющего трансформатора 20 тока. Узел запуска инвертора содержит

блокирукнций ключ 21, накопительный конденсатор 22 и динистор 23.

В состав узла мгновенной защиты входят шунтирующие диоды 24 и 25, исполнительный тиристор 26, исполни0 тельные ключи 27 и 28, блокирующие

ключи 29 и 30, а также выключатели 31 и 32 защиты.

Узел инерционной защиты содержит формирователь 33 импульсов, накопи5 тельный конденсатор 34 и пороговый блок 35.

В исходном состоянии инвертор 1 не работает. Ключи 7 и 8 заперты.

. Управляющие и информационные сигналы

0 в устройстве защиты не формируются.

Идут только процессы заряда конденсаторов 14 и 15 емкостного делителя инвертора и конденсатора 22 узла запуска инвертора от источника 6. Ток

5 заряда конденсатора 22 протекает по ключу 17, Позтому индикатор 16 не светится. Исполнительные тиристоры 19 и 26 заперты . Как только напряжение на конденсаторе 22 достигает напря30 жения пробоя динистора 23, импульс тока поступает в базу ключа 8. Открывшись, ключ 8 подсоединяет трансформаторы 9-11 к конденсатору 15. Включаются в работу внутренние поло, жйт ельные обратные связи по току (через основные выходы трансформатора 9) и по напряжению (через резистор 13 и первый дополнительный вы

ход трансг11орматора 9) . Начинается процесс преобразования постоянного тока источника 6 в переменный ток на основном выходе трансформатора 1 связанном с нагрузкой 12.

Временная диаграмма работы устройства приведена на фиг,2. Пороги срабатывания мгновенной и инерционной защит одинаковы и по приведенному к их входам значению тока обозначены символом ij,. В нормальном режиме (0. ) ток инвертора меньше ig. Инвертор работает в автогенераторном режиме с управлением ключей 7 и 8 от трансформатора 9. В момент времени t, происходит естественное насыщение сердечника трансформатора 9 и, как следствие, закорачивание базовых цепей транзисторов 7 и Начинается процесс рассасывания зарядов в базе выключающегося транзистора, например транзистора 7. Этот процесс идет на интервале времени (t,, t), сопровождаясь дальнейшим ростом тока. В момент време- ни t транзистор 7 запирается, формируя перепад напряжения на выходе трансформатора 10. Ток в диагонали инвертора переключается на транзистор 8, которому на интервале времени (t, t) приходится работать в иверсном режиме. Уменьшаясь под действием встречно включенного напряжения на конденсаторе 15, этот ток протекает по базовой обмотке трансформатора 9, переходу база-коллекто ключа 8 и первичным обмоткам трансформаторов 9-11. В транзисторе 8 накапливается заряд, готовя его к нормальному режиму работы. В момент

времени t ток в диагонали инвертора меняет направление, сердечник трансформатора 9 начинает перемагни- чиваться в обратном направлении и на всех его обмотках появляются напряжения обратных полярностей.

При t : t ток нагрузки превышает допустимое значение ig и в работу вступает устройство защиты. На интервале времени t,

вторичная обмот-;50

ка трансформатора 9 тока оказьшает- ся закороченной элементами 24 и 28 (или элементами 25 и 27). Порог срабатывания мгновенной защиты по напряжению на вторичной обмотке транс- форматора 11 определяется числом шунтирующих ее р- п переходов диода и транзистора. Сердечник трайсформато10

15

25

20

30

5

0

5

0

5

ра 9 при этом закорачивании ненасы- оцен и, значит, вплоть до момента из- менения направления тока в диагонали инвертора нужно обеспечить закорачивание вторичной обмотки трансформатора 9 электронными средствами. Пусть при превышении током значения i включается транзистор 27. В момент достижения максимума тока меняется полярность напряжения на трансформаторе 10. Это приводит к включению блокирующего ключа 29, удерживающего ключ 27 замкнутым и после уменьшения тока ниже уровня 1(5. В момент времени t ток в диагонали инвертора меняет направление. Меняется полярность напряжения и на обмотках трансформатора 9. Замыкается выключатель 31 защиты, создавая условия для разрьгоа искусственно созданной короткозамкнутой цепи первого дополнительного выхода трансформатора 9 элементами 25 и 27.

Смена полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора 9 гарантирует снятие этой.закоротки по причине запирания диода 25 и нужды в выключателях 31 и 32 защиты нет. Но задержки на запирание у реальных элементов схемы удерживают искусственно созданную закоротку и после смены направления тока в диагонали инвертора. Задержка эта создает условия для срыва генерации инвертора. С целью устранения возможности для срыва генерации инвертора вводятся не только выключатели 31 и 32, но и элементы, обеспечивающие ненасыщенный режим работы транзисторов 29 и 30. Дополнительные меры направлены на повьш1е- ние быстродействия узла мгновенной защиты в момент снятия искусственно созданной закоротки.

Узлу мгновенной защиты инвертора дополнительный источник питания не нужен, так как энергию для своей работы он берет непосредственно из .диагонали полумостовой схемы инвертора. По этой причине узел мгновенной защиты предохраняет ключи 7 и 8 от выхода из строя сразу, же с момента включения инвертора.

Одновременно с началом работы узла мгновенной защиты включается и узел инерционной защиты. На интервал времени t), нормально открытый гранзистор 33 запирается, формируя ;ИМпульсы, заряжающие накопительный конденсатор 34. В момент времени tj

напряжение на конденсаторе достигает уровня Up срабатывания порогового устройства 35 и с его второй базы на управляюнщй вход исполнительного тиристора 26 поступает отпирающий импульс. Отпирание тиристора 26 приводит к срыву генерации инвертора за счет создания долговременной коротко- замкнутой цепи из элементов 24-26 на первом Дополнительном выходе трансформатора 9, а также к включению через трансформатор 2Q исполнительного тиристора 19. При этом ключ 17 запирается и начинает светиться индикатор 16 перегрузки. Тиристор 19 открывшись, запрещает функционирование узла 3 запуска инвертора за счет устранения,источника для заряда накопительного конденсатора 22.

Повторное включение инвертора в работу осуществляется нажатием кнопки 18. Во время ее замкнутого состояния ситуация меняется лишь по отношению к тиристору 19. Он запирается. При отпускании кнопки 18 начинается работа узла 3 запуска инвертора.

Формула изобретения

Инвертор с защитой, содержащий управляющий трансформатор тока и вы

594456

ходной трансформатор, датчик тока, узел запуска инвертора, исполнительный орган защиты, узел мгновенной защиты и узел инерционной защиты, 5 входом подключенный к выходу датчика тока, а выходом - к входу исполнительного органа защиты, о т л и - чающ.ийся тем, что, с целью повьпнения быстродействия при одно10 временном его упрощении, управляющий трансформатор тока снабжен двумя дополнительными выходами, а выходной трансформатор - одним дополнительным выходомj причем первый до15 полнительный выход управляющего трансформатора тока закорочен последовательно и встречно включенными двумя одинаковыми частями узла мгновенной защиты, каждая из которых имеет па20 раллельно соединенные шунтирующий ди- од, исполнительный ключ, блокируюпщй ключ и выключатель защиты, при этом . управляющий вход исполнительного ключа соединен с выходом датчика тока,

25 включенного последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, управляющий вход блокирующего ключа соединен с дополнительным выходом выходного трансформатора и

30 выключателем защиты, управляющий вход которого присоединен к второму дополнительному выходу управляющего трансформатора тока.

Редактор А.Шишкина

Составитель О.Мещерякова Техред М.Ходанич

Заказ 5590Тираж 631

ВНИИПИ 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

Корректор М.Максимишинец

Подписное

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при разработке преобразователей напряжения постоянного тока . в напряжение переменного тока. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства защиты без ухудшения качественных показателей инвертора при одновременном упрощении схемы. При превышении током нагрузки допустимого значения вторичная обмотка трансформатора тока 9 оказывается закороченной диодом 24 и транзисто с ром 28 (или диодом 25 и транзистоS (Л ю ел со « 4: сл