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

конденсатора 14, а затем энергию перенапряжений преобразуют так, что при разряде накопительного конденсатора 14 ниже выбранного уровня формируют команду Запрет на запрещение работы узла управления 24 времяимпульсного регулятора 15, согласуют уровень напряжения на накопительном конденсаторе 14 с уровнем напряжения на конденсаторе фильтра постоянного тока 2 преобра1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для защиты преобразователей от перенапряжений.

Целью изобретения является рас- пшрение области использования.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства для защиты преобразователя от перенапряжений; на фиг, 2 и 3 - примеры выполнения схем инвертора; на фиг, 4 - принцип альная схема порогового узла; на фиг, 5 - принципиальная схема узла управления.

Устройство подключено к выходу преобразователя частоты, состоящего из выпрямителя 1, фильтра 2 постоянного тока, инвертора 3 и фильтра 4 переменного тока, и содержит силовой полууправляемый выпрямительный мост 5 с пороговым узлом 6. Выход преобразователя соединен с входом моста 5 и выходами 7, 8 и 9 порогового узла 6,

Входы (+, -) порогового узла соединены с.выходами (+, -) моста 5 а выходы 10, 11 и 12 - с управляю- цими электродами вентилей катодной .группы моста 5,

Выход моста 5 положительной шиной через резистор 13 и отрицательной шиной соединен с накопительным конденсатором 14 и входом времяимпульсного регулятора (ВИР) 15. Выход ВИР 15 подключен к конденсатору фильтра 2 постоянного тока преобразователя, ВИР 15 содержит датчик

зователя путем дискретного выбора частоты включения времяимпульсного регулятора 15 в пределах частоты ff, выходного напряжения преобразователя до верхнего значения частоты, равной Nfn, где f -частота выходного напряжения преобразователя, Гц; N-отношение fj,p/fn ; fg,p - частота включения времяимпульсного регулятора 15,Гц; f - частота напряжения на выходе преобразователя. 5 ил.

минимального напряжения, представляющий собой последовательную цепь из резистора 16 и переменного резистора 17, включенную на вход ВИР, и

ключевой элемент 18, включенный на вход ВИР через дроссель 19. Ключевой элемент 18 защунтирован последовательной коммутирующей цепью, состоящей из конденсатора 20 и дросселя

21, и встречно-параллельным диодом 22, .

Положительной шиной ВИР через диод 23 подключен к положительному выводу конденсатора фильтра 2 постоянного тока преобразователя.

Управляющий электрод ключевого элемента 18 соединен с выходом узла 24 управления, входы которого сое динены с выходом Пуск порогового узла бис переменным резистором 17 датчика минимального напряжения.

Узел 24 управления содержит задающий генератор 25, собранный, на- пример, на четырех инверторах, выходом подключенный к делителю 26 частоты с дискретными значениями частоты от N fр до f„, выходы которого подключены на переключатель 27, Выход переключателя 27 через диффе- рейдирующую RC-цепь 28 подключен к входу однокаскадного усилителя 29 импульсов, выход которого соединен с базой транзистора 30, саставляюще- гр с транзистором 31 схему И 32,

База транзистора 31 через диод 33 и резистор.34 соединена с пороговым узлом 6 (фиг, 1), Коллектор транзистора 30 соединен с плюсом источика питания, а его эмиттер - с колектором транзистора 31, Эмиттер транзистора 31 через резистор 35 соединен с минусом источника питания, а через резистор 36 - с базой транзистора 37, составляющего вместе с транзистором 38 схему И 39, Коллектор транзистора 37 через резистор 40 соединен с плюсом источника питания, а его эмиттер - с коллектором транзистора 38,

Эмиттер транзистора 38 через первичную обмотку трансформатора 41 соединен с минусом источника питания. Последовательная цепь из элемента И 39 и первичной обмотки трансформатора 41 зашунтирована разрядным конденсатором 42, вторичная обмотка трансформатора 41 выводом 43 подключена к управляющему электроду ключевого элемента 18 (фиг, 1), а вторым выводом - к катоду последнего.

Вход Запрет порогового узла 44 соединен с переменным резистором 17 (фиг, 1) датчика минимального напря- жения, а выход - с базой транзистора 38 и через диод 45 - с базой транзистора 31.

Отрицательный вывод (-U) источника питания соединен с отрицательной шиной выпрямительного моста 5,

Устройство работает следующим образом.

Пока напряжение на выходе преобразователя (фиг, 1) не превышает пу.стимого уровня, пороговый узел 6 не вырабатывает сигналов управления по цепям 10, 11 и 12 на включение вентилей катодной группы моста 5, Конденсатор 14 разряжен (U,0, где Uj - напряжение на конденсаторе 14), Команда Пуск с порогового узла 6 в узел 24 управления не поступает При этом в узел 24 управления поступает команда Запрет с резистора 17 датчика минимального напряжения.

Ключевой элемент 18 закрыт. Время- импульсный регулятор 15 не работает. Напряжение U2 на выходе ВИР равно . напряжению на конденсаторе фильтра 2 постоянного тока преобразователя.

При появлении перенапряжений на выходе преобразователя пороговый узел 6 вырабатывает сигнал включения вентилей катодной группы моста 5 и одновременно сигнал Пуск в

806684

узел 24 управления. Энергия перенапряжений через открытые вентили моста 5 и резистор 13 поглощается накопительным конденсатором 14 и заря- 5 жает последний до напряжения U, ,

При появлении напряжения Uj снимается команда Запрет с узла 24 управления, который вырабатывает импульсы управления ключевым эле. ментом 18,.Когда ключевой элемент 18 включен, в дросселе 19 записывается дополнительная энергия. Когда ключевой элeмeнt 18 выключен, эта энергия с напряжением U передается через диод 23 в конденсатор фильтра 2 постоянного тока с уровнем напряжения Ui, причем и и,.

Выключение ключевого элемента 18

. происходит под действием колебатель- ного перезаряда конденсатора 20

через открытый ключевой элемент 18, диод 22 и дроссель 21, причем длительность открытого состояния- элемента 18 зависит от параметров коммутирующего контура, состоящего из дросселя 2 и конденсатора 20, Прак- тическз-г длительность открытого состояния t ключевого э:1емента 18 при выбранных параметрах дросселя 21 и конденсатора 20 остается постоянной. Длительность закрытого состояния t, элемента 18 зависит от частоты включения ключевого элемента 18, опреде- ляемой параметрами узла 24 управле- 35 ния.

25

30

Уровень напряжения на выходе ВИР Uj регулируется переключателем 27 ; путем дискретного изменения частоты включения ключевого элемента 18, который связан .зависимостью:

. ТгЬгде f - частота включеш-:я ключевого элемента 18, Гц;

Uj- - напряжение на конденсаторе 14, В;

tg - время открытого состояш1я ключевого элемента 18, с.

Узел 24 управления (фиг, 5) работает следующим образом.

Задающий генератор 25 через делитель 26 частоты, переключатель 27 и дифференцирующую цепь 28 подает импульсы на усилитель 29, с выхода которого импульсы с частотой f поступают на базу транзистора 30 элемента И 32,

Транзистор 31 открывается по приходу на базу команды Пуск при одновременном отсутствии на базе команды Запрет,

На базу транзистора 37 через резистор 36 поступает сигнал с частотой f при совпадении сигналов на базах транзисторов 30 и 31,

При отсутствии команды Запрет на базе транзистора 38 транзисторы 37 и 38 открыты и конденсатор 42, предварительно заряженньш до напряжения питания (+U), разряжается через последовательную цепь из элемента И 39 и первичной обмотки трансформатора 41. При этом с вторичной обмотки трансформатора 41 поступает сигнал с частотой f на ключевой элемент 18 (фиг, 1), Включается ВИР 15 и разряжает накопительный конденсатор 14 до уровня, определяемого пороговым узлом 44 (фиг. 5), что соответствует появлению команды Запрет (фиг, 1),

При появлении команды Запрет закрывается транзистор 38, При этом прекращается разряд конденсатора 42 (фиг, 5) через первичную обмотку трпнсформатора 41 и на ключевой элемент 18 (фиг, 2) не поступают сигналы управления.

Сигнал Запрет представляет собой снижение напряжения с резистора 17 (фиг, 1) ниже уровня срабатывания порогового узла 44, При этом выхода последнего отсутствие напряжения является командой на запирани транзистора 38,

Сигнал Пуск является однократным сигналом. Для поддержания транзистора 31 в открытом состоянии на его базу через диод 45 постоянно пО ступает сигнал с выхода порогового узла 44,

Для задания частоты переключения ВИР служит задающий генератор 25, максимальная частота f vavco которо- ,го выбрана из условия:

макс

N f.

где

fn частота выходного напряжения преобразователя, Гц, Делитель 26 частоты служит для дискретного понижения частоты (например, в 2, 4, 8 раз) в зависимости от требуемого напряжения U, на выходе ВИР 15,

Оперативное измене1 ие частоты пе- реключения ВИР 15 производится переключателем 27.

Дифференцирующая цепь 28 предназначена для формирования укороченного импульса для включе1шя ключевого элемента 18 по переднему фронту импульса управления.

Формула изобретения

Устройство для защиты.преобразователя от перенапряжений, снабженного LC -фильтром постоянного тока, содержащее выпрямительный мост, поро- говый узел, входом включенньш между выходными выводами выпрямительного моста, резистор, включенный в полоительную шину, причем одним выводом подключенный к соответствующему выходу выпрямительного моста, а другим - к первому выводу накопительного конденсдтора, отличающее с я тем, что, с целью расширения области использования, оно снабжено времяимпульсным регулятором, а выпрямительный мост выполнен полууправляемым на неуправляемых вентилях

анодной группы и управляемых вентилях катодной группы, управляющие входы которых подключены к выходу порогового узла, причем времяимпульс- ный регулятор включает в себя ключевой элемент с коммутирующей LC -цепью, подключенный через дроссель к входу времяимпульсного регулятора, датчик минимального напряжения, вход, которого использован в качестве входа времяимпульсного регулятора и подключен к накопительному конденсатору, второй вывод которого подключен к отрицательной шине, узел управления ключевым элементом, включающий в себя задающий генератор, выходом через делитель частоты, пе- реключатель и дифференцирующую RC-цепь подключен к входу однокас кадного усилителя импульсов, выход

которого подключен к одному входу первого элемента И, второй вход которого подключен к пороговому узлу, выход первого элемента И подключен к одному входу второго элемента И, другой вход которого через пороговый элемент подключен к выходу датчика минимального напряжения, выход второго элемента И подключен к управляющему входу ключевого эле71280668-8

мента, выход времяимпульсного регу- . к конденсатору LC -фильтра постоян- лятора предназначен для подключения ного тока.

(Риг2

(Риг.з

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для защиты преобразователей от перенапряжений. Целью изобретения является расширение области использования. При появлении перенапряжений передачу энергии перенапряжен ий производят так, что одновременно, например, пороговым узлом 6 формируют и подают сигналы на включение выпрямительного моста 5 и узла управления 24 времяимпульс- ного регулятора 15, тем самым создавая цепь заряда накопительного СЛ ГС 00 о Од 05 00

11 И W 987 ,4

Г

Z5 Г

Z6.

Itt

L.

щ-ew

-T (h

J

.

0

ri