Устройство для управления стойкой инвертора Советский патент 1988 года по МПК H02M7/537 

2f

со :о li

оо

n-5

11394377

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке преобразователей постоянного напряжения в низкочастотное переменное для систем вторичного элект ропитания и электропривода.

Цель изобретения - повьппение надежности путем устранения режима сквозных токов в стойке инвертора изменении выходной частоты.

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

оптронов; 36-39 - напряжения соот-. ветственно на выходах элементов, 3,5и 4,6; 40 и 41 - напряжения на обмотках выходных трансформаторов усилителей 11 и 12 мощности.

Сущность работы схемы управления основана на использовании в качестве датчиков состояния транзисторов оптронов.

Если открыт, допустим, транзистор 20 через фотоизлучатель 23 протекает ток и на выходе выходного устройства 27 оптрона формируется сигСхема управления содержит задающий 5 нал О. Одновременно открытый трангенератор 1, делитель 2 частоты, дополнительные элементы 2И-НЕ 3 и 4, элементы И-НЕ 5 и 6, основные элементы 2И-НЕ 7-10, усилители 11 и 12 мощности с инвертирующими входами 20 и выходными трансформаторами 13 и 14, вьшрямители 15 и 16, базовые резисторы 17 и 18, силовые транзисторы 19 и 20, ограничительные резисторы 21 и 22, оптроны, содержащие фотоизлу- 25 чатели 23 и 24, фотоприемники 25 и 26 и выходные устройства 27 и 28, дополнительные резисторы 29 и 30. Прямой выход задающего генератора 1 подключен к входу делителя 2 частоты и к ЗО первым входам основных элементов 2И-НЕ 7 и 9. Инверсный выход задающе-г го ге нератора связан с первыми входами основных элементов 2И-НЕ 8 и 10. Прямой и инверсный выходы делителя

35

зистор 20 шунтирует цепь фотоизлучате ля 24 другого оптрона и на выходе его выходного устройства 28 присутствует 1. После переключения силовых транзисторов происходит изменение выходных сигналов оптронов. Улучшение массогабаритных показателей усилителей мощности достигается переключением трансформаторов на частоте выходных сигналов 31 задающего генератора. Частота переключения силовых транзисторов при этом определяется частотой работы делителя 2 частоты.

Допустим, в момент времени t, произошло переключение сигналов 32 и 33 делителя частоты.На первый вход дополнительного элемента 2И-НЕ 3 начинает поступать напряжение 32 с . уровнем 1. Однако с выхода выходного устройства 27 оптрона на второй вход элемента 3 продолжает подаваться О на время рассасывания и выключения транзистора 20. Поэтому на выходе элемента 5 присутствует О и усилитель 11 мощности не работает и тем самым поддерживается транзистор 19 в закрытом состоянии. Одновременно на инверсном выходе делителя 2 частоты формируется сигнал О и усилитель 12 также не работает. Сигнал управления транзистором 20 становится равным нулю,начинается рассасывание избыточных носителей из его базы и в момент времени t транзистор 20 закроется.

частоты связаны с первыми входами дополнительных элементов 2И-НЕ 3 и 4, выходы которых через элементы И-НЕ 5 и 6 подключены.соответственно к вторым входам .основных элементов 2И-НЕ 7,8 и 9,10. Выходы основных элементов 7,8 и 9,10 подключены к входам усилителей 11 и 12 мощности, фотоизлучатели 23 и 24 оптронов через ограничительные резисторы 21 и 22 связаны с переходами коллектор-эмиттер силовых транзисторов 19 и 20. Фотоприемники 25 и 26 оптронов через выходные устройства 27 и 28 связаны с вторыми входами дополнительных

45

Допустим, в момент времени t, произошло переключение сигналов 32 и 33 делителя частоты.На первый вход дополнительного элемента 2И-НЕ 3 начинает поступать напряжение 32 с . уровнем 1. Однако с выхода выходного устройства 27 оптрона на второй вход элемента 3 продолжает подаваться О на время рассасывания и выключения транзистора 20. Поэтому на выходе элемента 5 присутствует О и усилитель 11 мощности не работает и тем самым поддерживается тран зистор 19 в закрытом состоянии. Одновременно на инверсном выходе делителя 2 частоты формируется сигнал О и усилитель 12 также не работает. Сигнал управления транзистором 20 становится равным нулю,начинается рассасывание избыточных носителей из его базы и в момент времени t транзистор 20 закроется.

элементов 2И-НЕ 3 и 4. Дополнительные 0 как только он закроется, на выходе резисторы подключены к переходам выходного устройства 27 оптрона по- база-эмиттер транзисторов 19 и 20. является 1 и усилитель 11 мощНа фиг.2 приведены временные диаг- ности начинает формировать напря- раммы: 31 - напряжения задающего генератора, 32 и 33 - напряжения на прямом и инверсном выходах делителя 2 частоты, 34 и 35 - напряжения на выходах выходных устройств 27 и 28

55

жения 40, открывающее транзистор 19 В момент времени t происходит очередное переключение делителя 2 час- тоты. Однако до тех пор, пока транзистор 19 полностью не выключится.

5

д

оптронов; 36-39 - напряжения соот-. ветственно на выходах элементов, 3,5и 4,6; 40 и 41 - напряжения на обмотках выходных трансформаторов усилителей 11 и 12 мощности.

Сущность работы схемы управления основана на использовании в качестве датчиков состояния транзисторов оптронов.

Если открыт, допустим, транзистор 20 через фотоизлучатель 23 протекает ток и на выходе выходного устройства 27 оптрона формируется сиг05 О

5

0

5

зистор 20 шунтирует цепь фотоизлучателя 24 другого оптрона и на выходе его выходного устройства 28 присутствует 1. После переключения силовых транзисторов происходит изменение выходных сигналов оптронов. Улучшение массогабаритных показателей усилителей мощности достигается переключением трансформаторов на частоте выходных сигналов 31 задающего генератора. Частота переключения силовых транзисторов при этом определяется частотой работы делителя 2 частоты.

Допустим, в момент времени t, произошло переключение сигналов 32 и 33 делителя частоты.На первый вход дополнительного элемента 2И-НЕ 3 начинает поступать напряжение 32 с . уровнем 1. Однако с выхода выходного устройства 27 оптрона на второй вход элемента 3 продолжает подаваться О на время рассасывания и выключения транзистора 20. Поэтому на выходе элемента 5 присутствует О и усилитель 11 мощности не работает и тем самым поддерживается транзистор 19 в закрытом состоянии. Одновременно на инверсном выходе делителя 2 частоты формируется сигнал О и усилитель 12 также не работает. Сигнал управления транзистором 20 становится равным нулю,начинается рассасывание избыточных носителей из его базы и в момент времени t транзистор 20 закроется.

0 как только он закроется, на выходе выходного устройства 27 оптрона по- является 1 и усилитель 11 мощности начинает формировать напря-

жения 40, открывающее транзистор 19. В момент времени t происходит очередное переключение делителя 2 час- тоты. Однако до тех пор, пока транзистор 19 полностью не выключится.

сигнал с выхода выходного устройства 28 оптрона не позволит работать усилителю 12 мощности и открыться ; транзистору 20,

Таким образом, введение оптронов и схем совпадений на элементах 2И-НЕ позволяет контролировать состояние транзисторов и обеспечить задержку на включение транзистора для устранения режима сквозного тока. В высоковольтных инверторах возникновение скозных токов особенно опасно, так как величина коллекторного тока получается очень большой, что приводит к значительному увеличению потерь энергии в транзисторах и снижению надежности инвертора.

В связи с тем, что частота работы усилителей выбирается в сотни или тысячи раз вьше выходной частоты инвертора, дискретность изменения паузы в управляющем сигнале не оказывает воздействия на процессы переключения силовых транзисторов. В общем случае выходная частота инвертора может меняться плавно или дискретно при изменении коэффициента деления делителя частоты, а применение высоковольтных транзисторов позволяет использовать инвертор в схемах с бес- трансформаторным входом.

Формула изобретения

Устройство для управления стойкой инвертора, содержащее задающий генератор с прямым и инверсным выходами, делитель частоты с прямым и инверсным выходами, четыре основных элемента 2И-НЕ, первый и второй усилители мощности с выходными трансформаторами, первый и второй выпряители, причем прямой выход задающего - енератора подключен к входу делителя

частоты и к первым входам первого и третьего основных элементов 2И-НЕ, инверсный выход задающего генератора

0

5

0

связан с первыми входами второго и четвертого основных элементов 2И-НЕ, выходы первого и второго основных элементов 2И-НЕ соединены с входами первого усилителя мощности, выходная обмотка трансформатора которого через первый вьтрямитель предназначена для подключения к переходу база- эмиттер верхнего транзистора стойки . инвертора, выходы третьего и четвертого основных элементов 2И-НЕ связаны с входами второго усилителя мощности, выходная обмотка трансформатора которого через второй выпрямитель предназначена для подключения к переходу база-эмиттер нижнего транзистора стойки инвертора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения режима сквозных токов в стойке инвертора при изменении выходной частоты, оно снабжено двумя диодными оптронами, двумя резисторами, дв умя дололнитель- 5 ными элементами 2И-НЕ, двумя элементами И-НЕ, причем фотоизлучатель первого оптрона через первый резистор предназначен для соединения с переходом коллектор-эмиттер верхнего транзистора, фотоизлучатель второго ; оптрона через второй резистор предназначен для соединения с переходом коллектор-эмиттер нижнего транзистора стойки инвертора, выход первого оптрона подключен к первому входу первого дополнительного элемента 2И-НЕ, вторым входом подключенного к прямому выходу делителя частоты, а выходом через первый элемент И-НЕ связанного с вторь1ми входами первого и второго основных элементов 2И-НЕ, выход второго оптрона соединен с первым входом второго дополнительного элемента 2И-НЕ, вторым входом связанного с инверсным выходом делителя частоты, а выходом через второй элемент И-НЕ - с вторыми входами третьего и четвертого основных элементов 2И-НЕ.

0

5

0

5

э;

J2 J3

J4

35 36 J7

38 39 0

«;

ПППППППППППППППППППППППППППП

f

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях переменного напряжения. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит задающий генератор 1, подключенный инверсным выходом к входам элементов 2И-НЕ 8,10, к другим входам которых через делитель частоты 2 подключен прямой выход генератора. За счет введения оптронов на фотоизлучателях 23,24 и фотоприемниках 25,26 и элементов 2И-НЕ 3,4 обеспечиваются контроль состояния транзисторов и задержка на их включение для устранения режима сквозного тока. 2 ил.

Фиг.г