Транзисторный инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/537 

при коммутационных перенапряжениях токов. Длительность импульсов тока, протекающего через ограничители 1 7 ,, не превьшает разброса времени выключения с;иловых транзисторов. При перегрузке или коротком замь кании на выходе напряжение на датчике 8 то,

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания, в частности при высоком напряжении первичного источника питания.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения защиты транзисторов преобразователь- ных ячеек от перегрузки по току и пе ренапряжений при коммутации.

На фиг.1 приведена схема транзисторного инвертора; на фиг.2 - вариант вьшолнения ограничителя напряжен на фиг,3 - диаграммы напряженки„

Инвертор содержит преобразовательные ячейки 1.1 - 1.п, входы 2 и 3 питания которых соединены последовательно, а выходы А и 5 подключены к обмоткам 6.1-6.П выходного трансформатора 7, а входы 8-11 управления к выходам )2 - 15 блока 16 управлени Параллельно входам 2 и 3 питания каждой ячейки I подключен ограничитель 17.1-17.П напряжения, а последовательно в цедь питания инвертора включены датчик 18 тока и дроссель 19,. шунтированный обратным диодом 20. К датчику 18 тока подключена своим входом схема 21 защиты, соединенная выходом 22,23 с блокировочным входом 24, 25 блока 16 управления.

Ячейки 1 содержат силовые транзис торы 26 - 29, соединенные по мосто-- вой схеме; трансформатор 30 управления, подключенньй первичной обмоткой к входу 8,9 ячейки, а вторичными обмотками к управляющим переходам транзисторов 26 - 29; импульсньш трансформатор 31, у которого вторичная обмотка через РСД-пепь соединена с управляющими переходами транзисто

302408

ка увеличивается, срабатывает сх€;ма 21 защиты, которая запрещает работу блока 16 управления. В случае зькода из строя одной из ячеек остальные сохраняют работоспособность, т.к. выходят из строя ограничители 17. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

fO

)5

20

5

я

,, 35 40

25

30

ров 27 и 29, а первичная обмотка - с входом 10, 11 ячейки.

Схемное решение ячеек 1 может отличаться от описанного.

Ограничитель напряжения (фиг.2) содержит последовательно включенные конденсатор 32 и диод 33, зашунтиро- ванный резистором 34. Параллельно конденсатору может быть включен билитрон,

На диаграммах фиг.3 и схеме фиг.1 обозначено:

35- напряжение управления на выходе 12,13 блока 16;

36- запирающее напряжение на выходе 14,15 блока 16;

37- напряжение на выходе 22, 23 схемы 21 защиты;

38- выходное напряжение датчика 1 В тока;

39- пороговосЕ напряжение схемы 2 защиты;

40- высоковольтный источник питания с напряжением Е;

t - время выключения транзистора; t - момент короткого замьжания; t - момент срабатьшания схемы

защиты.

Схема 21 защиты может быть выполнена на основе оптотиристорной пары, входной фотодиод которой через пороговый стабилитрон соединен с входом ;хемы, а вьжодной фототиристор - с выходом 22 ,23 .

Блок I6 управления может быть выполнен по схеме, которая содержит задающий генератор, вырабатьшающий короткие и пyльcы, и триггер, счетный вход, которого связан с выходом задающего генератора. В такой схеме напряжение 35 управления формируется путем усиления выходного напряжения триггера, а запирающее напряжение 36 - путем усилении выходного напряжения задающего генератора. Устройство работает следующим образом.

Под действием напряжения 35 управ- ко к рабочему напряжению ячейки.

Ленин силовые транзисторы 26 - 29 ячеек 1 подиагонально переключаются из открытого состояния в закрытое и наоборот. При этом постоянное нап

Оба рассмотренных типа ограни телей не обладают способностью о вать энергию в цепь питания ячее Поэтому при перегрузке или корот замыкании на выходе инвертора (м

ряжение, действующее на питающих входах 2,3 ячеек 1, преобразуется в переменное напряжение и через выход 4,5 поступает на обмотки 6 выходного трансформатора, 7. Запирающее напряжение 36 через импульсный трансформатор 31 и РСД-цепь обеспечивает форсированное запирание транзисторо 27 и 29, а также предупреждает проткание через ячейки инвертора сквозного тока. Райномерное деление напр жения между ячейками обеспечивается за счет равенства трансформаторной ЭДС, наводимой в обмотках 6 выходного трансформатора 7.

Однако во время переключения ячеек равномерность деления нарушается из-за разброса временя выключения силовых транзисторов. Ограничение возникающих при этом коммутационных перенапряжений осуществляется посре ством ограничителей 17 напряжения, выполненных в простейшем случае в вде одного или нескольких стабилитронов . В этом случае напряжение ограничения является фиксированным и равным напряжению стабилизации. Его величина должна превыпшть рабочее напряжение ячейки. При переключении ячеек работают только те ограничители напряжения, которые подключены к ячейкам с наименьшим временем выключения. Длительность импульсов тока, протекающего через эти ограничители не превышает разброса времени выключения силовых транзисторов.

Для уменьшения мощности, рассеиваемой на стабилитроне, параллельно .ему может быть включен конденсатор небольшой емкости.

При использовании ограничителя по фиг.2 во врэмя действия импульса коммутационного перенапряжения конденсатор 32 ограничителя через прямое сопротивление диода 33 подключается к питаюп;ему входу ячейки, уменьшая коммутационный выброс. В течение последующего полупериода конденсатор разряжается через резистор

34, который ограничивает величтшу разрядного тока. При достаточно большой емкости конденсатора 32 напряжение ограничения в эт ом случае блиэко к рабочему напряжению ячейки.

Оба рассмотренных типа ограничителей не обладают способностью отдавать энергию в цепь питания ячеек. Поэтому при перегрузке или коротком замыкании на выходе инвертора (мо

нием

мент t на фиг.З) его первичный ток нарастает с ограниченной скоростью, зависящей от индуктивности дросселя 19. Когда падение напряжения 38 на датчике 18 тока увеличивается до порога срабатывания 39 схемы 21 защиты, последняя срабатьтает и своим выходным напряжением 37 запрещает работу блока 16 управления (мойент t на фиг.З). При этом по фронту напряжения 37 блокируется напряжение 35 управления и вырабатьшается внеочередной импульс запирающего напряжения 36.

Превьпиение током инвертора порогового значения обусловлено инерционностью транзисторов при выключении. Величина л.1 этого превьшения во всех аварийных режимах ограничена значед1

, LJ .

0 нием

где Е 5

0

5

0

5

напряжение питания. В; Т - максимальное время выключения транзистров,с; L - индуктивность дросселя 19,

Гн.

В случае выхода из строя одной из ячеек остальные ячейки сохраняют работоспособность , а выходят из строя стабилитроны. Благодаря этому свойству повьтается ремонтоспосрбность инвертора, так как замена стабилитронов менее трудоемка, чем транзисторов . Чтобы сохранить это свойство при использовании ограничителя по фиг.2, параллельно конденсатору 21 следует включить стабилитрон, как показано на фиг.2 пунктиром.

Таким образом, в предложенном инверторе обеспечивается защита транзисторов от коммутационных выбросов напряжения и от токовых перегрузок, вследствии чего повьш1ается его надежность .

Формулаизобретения 1

1.Транзисторный инвертор, содержащий п преобразовательных ячеек, вхоДЫ питания которых соединены последовательно, а выходы подключены к первичным обмоткам выходного- трансформатора, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам ячеек, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности путем обеспечения защиты транзисторов преобразовательных ячеек от перегруз- .ки по току и перенапряжений при ком- мутации, в него введены п ограничителей напряжения, подключенных параллельно входу питания каждой ячейкиs датчик тока и дроссель, шунтированный обратным -диодом,- включенные по- гпедовательно в цепь питания, и схема защиты, соединенная входом с выходом датчика тока, а выходом - с; блокировочным входом блока управления .

2.Инвертор ПОП.1, отличающийся тем, что ограничитель напряжения вьтолнен в виде стабилитрона.

3.Инвертор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что ограничитель напряжения вьтолнен в виде конденсатора, и диода, шунтированного резистором .

4о Инвертор) по пп. и 3, о т л и- ч а ю щ и и с и тем, что конденсатор зашунтирован стабилитроном.

Изобретение относится к злектро- технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - повыр1ение надежности путем обеспечения защиты транзисторов преобразовательных ячеек от перегрузки по току, перенапряжений по току и перенапряжений при коммутации. Инвертор содержит N преобразовательных ячеек (ПЯ) 1, выходной трансформатор 7, блок 16 управления. Введение параллельно входам ПЯ1 ограничителей 17 напряжения, а последовательно в цепь питания инвертора-датчика 18 тока, дросселя 19, диода 20 обеспечивает равномерность деления напряжения и ограничение возникающих /.; S (Л с ОС 1чЭ 4 О ОС Sn «Pk/4.-/

.2

Составитель К.Войтов1ГЧ Редактор А.Шандор Техред А.Кравчук КорректорМ.Шароши

Заказ 1222/54 Тираж 66 Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий N3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. 4/5

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