Способ коммутации индуктивной нагрузки Советский патент 1988 года по МПК H03K17/56 

К

4:i

114

Изобретение относится к силовой I коммутационной технике, может быть использовано в инверторах электроприводов постоянного и переменного тока, построенных на силовых транзисторах, работающих в режиме широтно-импульс- ной модуляции, и является усосершен- ствованием изобретения по авт. св. № 1176448.

Цель изобретения - Повышение надежности коммутации при одновременном уменьшении импульсной мощности при перегрузке.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

0

5

уменьшилось до величины, меньшей напряжения уставки (4-6 В), элемент 10.1 совпадения, на входы которого поступают информация о величине напряжения на ключе 1 . 1 и входной управляю1икй импульс, вырабатывает сигнал на включение ключа 1,1.

Ключ 1 .1 остается при этом включенным до момента окончания входного управляющего импульса или до момента, когда под действием перегрузки напряжение на нем превысит напряжение уставки. В режиме холостого хода для включающегося ключа 1,1, что имеет место при выключении ранее нагруженного ключа 1,2, изменение потенциала на вькоде устройства.происходит за счет тока нагрузки, и элемент 10.1

Изобретение относится к силовой коммутационной технике и может быть использовано в инверторах электроприводов постоянного и переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности коммутации при одновременном уменьшении импульсной мощности при перегрузке. Устройство, реализующее способ, содержит промежуточную коммутационную цепь 4, имеющую ключ 5 переменного тока и дроссель 6, источник 7 питания, датчики 8.1 и 8.2 тока, блоки 9.1 и 9.2 управления ключами (К) 1.1, К2, состоящие из элементов 10.1 и 10.2 совпадения. Устройство позволяет после подачи сигнала управления на вход ключа 5 переменного тока формировать пробный импульс тока, задержанный по времени, ограниченный по длительности и зависимый по величине обратно пропорщ-юнально от напряжения на полностью управляемом ключе (К) 1. Полученный пробный импульс тока подают на очередной включающейся К 1.1

Устройство коммутации содержит пол-20 совпадения может выработать сигнал на ностью управляемые ключи 1.1 и 1.2 по- включение ключа 1.1 еще до формиро- стоянного тока (фиг. 1), зашунтирован- вания пробного импульса управления ные обратными замыкающими диодами 2,1формирователем 11.1. Это не приводит

и 2.2 и конденсаторами 3.1 и 3.2, про- к какому-либо нарушению работы уст- ежуточную коммутационную цепь 4, ко-25 ройства. Ток нагрузки в этом случае

торая состоит из ключа 5 переменного тока и дросселя 6, источник 7 дополнительного питания, датчики 8.1 и 8.2 тока, блоки 9.1 и 9.2 управления ключами 1.1 и 1.2, на которые поступают входные управляющие импульсы, а также информа1}ия о величине напряжения на ключе с выходной шины устройства.

Блоки 9.1 и 9.2 управления содержат элементы 10.1 и 10.2 совпадения, на входы которых поступают управляющие сигналы и сигналы о величине напряжения на ключах 1.1 и 1.2, и фор- рователи 11.1 и 11.2 сигналов пробных импульсов тока, на входы которых поступают управляюшдй сигнал и информация о напряжении на ключе 5, шины 12 и 13 питания, выходную шину 14.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что после поступления сигнала управления на вход ключа 5 переменного тока и вход блока управления, например 9.1 ключа 1.1, в формирователе 11,1 с задержкой по времени формируется ограниченный по длительности несколькими микросекундами и зависящий по величине обратно пропорцинально от напряжения на включаемом ключе 1.1 сигнал пробного.импульса тока, который поступает на вход управления ключа 1,1.

Если под действием коммутационной цепи 4 и пробного сигнала через включаемый ключ 1.1 наирлжение на нем

5

30

,f.

5

0

5

протекает через замыкаюш 1й диод 2,1, шунтирующий ключ 1,1,

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следуюшдм образом. .

Пусть в рабочем режиме ток нагрузки протекает по замыкающему диоду 2.2,

В момент t (фиг. 2а) приходит управляющий сигнал на вход блока 9.1, поступая одновременно на входы формирователя 11.1, элемента 10.1 совпадения, ключа 1.1 и вход ключа 5 переменного тока (фиг, 26). Если в качестве ключа 5 переменного тока использованы тиристоры, сигнал на включение может быть коротким (показано пунктирной линией). С приходом управляющего сигнала и включением ключа 5 переменного тока начинаются нарастание тока в дросселе 6 (фиг. 2 г) и убывание тока через замыкаюш ий диод 2.2 (фиг. 2д) . В момент ток нагрузки в диоде 2.2 полностью скомпенсирован нарастающим током дросселя 6. С момента времени t ток в диоде 2.2 меняет направление на противоположное (идет рассасывание заряда в диоде) и нарастает до момента t 2 - до момента рассасывания заряда у границы перехода в базе диода 2.2 (фиг. 2д). С этого момента начинается изменение потенциала на выходной шине 14 (фиг. 2ж) и одновременно продолжается нарастание тока в дроссе3,

ле 6 за счет перезаряда шунтирующих конденсаторов 3.1 и 3.2. Максимальная величина тока в дросселе 6 приходится на момент времени tg, когда напряжение на выходной шине 14 становится равным полусумме;.напряжений на шинах 12 и 13, а на дросселе 6 - равным нулю.

Через задержку времени tp-t появ- ляется пробный импульс управления (фиг. 2в), напряжение на ключе 1.1 (фиг.,2д) уменьшается, становится меньше напряжения уставки, на выходе элемента 10.1 совпадения (фиг. 2з) вырабатывается постоянный управляющий импульс, и ключ включается полностью. В момент времени t.. ток дросселя 6 уменьшается до нуля. На диаграмме тока ключа 1.1 (фиг. 2и) в npo межуток времени заметно снижение тока, обусловленное изменением тока дросселя в этот промежуток времени. Далее следуют окончание управляющего импульса (t), рассасывание заряда в ключе 1.1 (), уменьшение тока через ключ 1.1 () и увеличение потенциала на ключе 1.1 до величины напряжения питания (),

Момент пуска отличается от рабоче- го режима тем, что в начальный момент Напряжение на выходной шине 14 равно полусумме питающих напряжений на шинах 12 и 13, а напряжение на дросселе 6 и на ключе 5 равно нулю, т.е. в момент пуска при нулевом токе нагрузки коммутационная цепь 4 не срабатывает.

Изменение потенциала на шине 14 происходит за счет пробных импульсов, в течение действия которых напряжение на ключе уменьшается до напряжения уставки, и ключ 1.1 включается полностью.

Q Q 5

о

5

0

964

Этим обеспечивается четкая коммутация в любом режиме работы.

В режиме перегрузки напряжение на ключе 1.1 увеличивается, и последний выключается, поскольку напряжение уставки в устройстве имеет небольшую величину (4-6 В), что обеспечивает одновременно и уменьшение потерь при коммутации, так как уменьшение напряжения до величины напряжения уставки в большинстве рабочих режимов происходит еще до прихода пробного импульса .

Формула изобретения

Способ коммутации индуктивной нагрузки по авт. св. № 1176448, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности коммутации при одновременном уменьшении импульсной мощности при перегрузке, после подачи сигнала управления на вход ключа переменного тока промежуточной коммутационной цепи формируют с задержкой по времени ограниченный по длительности и зависимый по величине обратно-пропорционально от напряжения на полностью управляемом ключе пробный импульс тока, подают пробный импульс тока на очередной включающийся полностью управляемый ключ, открывают данный ключ на полную длительность сигнала управления, если до подачи или в процессе действия пробного импульса т.ока напряжение на полностью управляемом ключе уменьшилось до напряжения уставки, и закрывают данный ключ до окончания сигнала управления, если напряжение на полностью управляемом ключе в процессе действия пробного импульса тока не уменьшилось до величины напряжения уставки из-за перегрузки.