Многофазный инвертор Советский патент 1991 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.

Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения тока транзисторов при выжигании плавного предохранителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого инвертора.

Многофазный инвертор содержит N фаз, каждая из которых состоит из последовательно соединенных по схеме полумоста управляемых ключей 1 и 2, подключенных к входным выводам 3 и 4 через дроссель 5. Управляемые ключи выполнены из соединенных параллельно через плавкие предохранители 6 нескольких транзисторов 7, шунтированных рекуперирующими диодами. К выходу полумостов управляемых ключей 1 и 2 каждой фазы подсоединен соответствующий вывод N-фазной нагрузки 8. К входным выводам 3 и 4 подключены последовательно соединенные конденсаторы 9 и 10, к общей точке которых подсоединен один вывод токоограничивающего резистора 11, второй вывод которого соединен с объединенными первыми выводами ключей переменного тока 12-1 ... 12-N. Вто- рые выводы ключей 12-1 ... 12-N подсоединены к выходным выводам полумостов. Ключи 12-1 ... 12-М могут быть выполнены, например, в виде тиристора, включенного в диагональ переменного тока мостового выпрямителя. Управляющие входы ключей 12- 1 ... 12-N подсоединены к вторичным обмоткам 13-1 ... 13-N трансформатора 14, первичная обмотка 15 которого через пороговый элемент 16, например стабилитрон, подключена параллельно дросселю 5. Для рекуперации энергии дроссель 5 пунктирован диодом 17.

Блок 18 управления содержит распределитель 19 импульсов, вход которого соединен с выходом задающего генератора 20. Выходы распределителя 19 импульсов соединены с первыми входами логических элементов 2И 21-1 ... 21-N, 22-1 ... 22-N, вторые входы которых соединены с выходом логического элемента 2ИЛИ-НЕ 23. Первый вход логического элемента 23 через согласующую цепь 24 подключен к управляющей обмотке 25 трансформатора 14, а второй вход - к выходу оптопары 26, вход которой подсоединен к диагонали постоянного тока мостового выпрямителя 27, выводы переменного тока которого через дополнительный резистор 28 подключены к выводам токоограничивающего резистора 11. Выводы логических элементов 2И 21-1 ... 21-N, 22-1 ... 22-N через узлы гальванической развязки 29-1 .. 29-N, 30-1 ... 30-N подключены к управляющим входам ключей 1-1 ... 1-N.2-1 ... 2-N.

Инвертор работает следующим образом,

В нормальном режиме работы, когда все транзисторы в ключах 1-1 ... 1-N, 2-1 ... 2-N исправны, напряжение об обмотках трансформатора 13 равно нулю, ключи 12-1

0 ... 12-N закрыты, конденсаторы 9 и 10 заряжены до половины входного напряжения полярностью, указанной на чертеже. Ток через резистор 11 не протекает, следовательно, нет тока через входную цепь оптопары

5 26. На втором входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 23 сигнал соответствует логическому И0. На первом входе элемента 23 также О, так как напряжение на обмотке 25 равно О, следовательно, на выходе ло0 гического элемента 23 сигнал соответствует логической 1, которая поступает на входы логических элементов 2И 21-1 ... 21-TSI.22-1 ... 21-N и разрешает прохождение выходных сигналов распределителя импульсов 19

5 на входы гальванической развязки 29-1 ... 29-N, 30-1 ... 30-N, выходные сигналы которых поступают на управляющие входы ключей 1-1 ... 1-N. 2-1 ... 2-N. Переключением ключей 1-1 ... 1-N, 2-1 ... 2-N в соответствии

0 с выходными сигналами распределителя импульсов 19 формируется N-фазное напряжение на нагрузке 8.

Отказ транзисторов обычно происходит при их выключении, когда максимальны ди5 намические потери, или при их закрытом

состоянии за счет электрического пробоя.

При этом наиболее вероятен выход из строя

транзисторов в виде коротких замыканий.

Предположим, что в момент времени,

0 когда открыт ключ 2-1, произошел отказ транзисторов 7 в ключе 1-1. Образуется цепь протекания тока плюсовой входной вывод 3 - дроссель 5 - предохранитель б - короткозамкнутый транзистор 7 - ключ 2-1 5 минусовой входной вывод 4. Напряжение питания приложено к дросселю 5. Это приводит к пробою стабилитрона 16 и появлению напряжения на обмотках 15, 13-1 ... 13-N, 25 трансформатора 14.

0

Напряжение обмотки 25 трансформатора 14 через согласующую цепь 24, необходимую для ограничения уровня сигнала, прикладывается ко входу логического эле5 мента 2ИЛИ-НЕ 23 и на его выходе появляется О. Нулевой сигнал поступает на входы элементов 21-1 ... 21-N, 22-1 ... 22-N и на их выходах также устанавливается О, что ведет к закрытию всех транзисторных ключей инвертора. Нарастание тока на время

задержки закрытия ключа 2-1 (единицы микросекунд) ограничивается дросселем 5.

Одновременно напряжение обмоток 13-1... 13-N подается на управляющие вхо- ды ключей 12-1... 12-N. Ключ 12-1 открывается, образуя цепь тока для выжигания предохранителя 6 конденсатор 9 -дроссель 5 - предохранитель 6 - короткозамкнутый транзистор 7 - ключ 12-1 -токоограничива- ющий резистор 11 - конденсатор 9. Ток выжигания ограничивается резистором 11. За счет падения напряжения на токоограничи- вающем резисторе 11 протекает ток через светодиод оптопары 26, в результате чего открыт фотодиод оптопары 26 и на входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 23 сохраняется 1 на время перегорания предохранителя б, которое длится единицы - десятки миллисекунд.

После перегорания предохранителя б ток в контуре прекращается, ключ 12-1 закрывается, прекращается также ток на входе оптопары 26, на входах логического элемента 23 устанавливается 0й, а на выхо- де 1. Сигнал 1 на выходе элемента 23 разрешает прохождение открывающих сигналов с выхода распределителя 19 импуль- сов на входы узлов гальванической развязки 29-1... 29- N, 30-1... 30-N и работа устройства восстанавливается. При этом порядок переключения силовых транзисторных ключей не нарушается.

Конденсаторы 9 и 10 могут являться частью фильтра; дроссель 5 необходим для ограничения нарастания тока на время задержки закрытия транзисторов исправного плеча инвертора, поэтому индуктивность его невелика и не оказывает влияние на динамические показатели преобразовате- ля.

По сравнению с известным предлагаемый инвертор обладает большей надежностью, так как выжигание предохранителя не проходит через транзисторы исправного плеча, что исключает их перегрузку. Кроме того, снижен уровень помех при выжигании предохранителя в цепи отказавшего транзистора, что улучшает условия электромаг- нитной совместимости инвертора с питаемой им аппаратурой.

Формула изобретения Многофазный инвертор, содержащий N включенных параллельно по цепи питания полумостов управляемых ключей, каждый из которых состоит из включенных параллельно через плавкие предохранители нескольких транзисторов, где N - число фаз инвертора, и блок управления с задающим генератором, распределителем импульсов и 2N узлами гальванической развязки, выходы которых соединены с управляющими входами управляемых ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения тока транзисторов при выжигании плавкого предохранителя, введены два конденсатора, дроссель, трансформатор, с управляющей и N вторичными обмотками, N ключей переменного тока, токоограничительный и дополнительный резисторы, оптопара, пороговый элемент, мостовой выпрямитель, а блок управления выполнен с 2N логическими элементами 2И, логическим элементом 2ИЛИ-НЕ, при этом цепочка из последовательно соединенных конденсаторов подключена к входным выводам инвертора, ее средняя точка соединена с одним из выводов токоогрзничительного резистора, другой вывод которого соединен с выходным выводом каждого полумоста управляемых ключей через соответствующий ключ переменного тока, управляющий вход которого соединен с соответствующей вторичной обмоткой трансформатора, первичная обмотка которого через пороговый элемент включена параллельно обмотке дросселя, включенного последовательно в общую цепь питания полумостов, вход каждого узла гальванической развязки соединен с выходом соответствующего логического элемента 2И, один вход которого соединен с соответствующим выходом распределителя импульсов, а другой вход - с выходом логического элемента 2ИЛИ-НЕ, один вход которого соединен с цепью управляющей обмотки трансформатора, а другой вход - с выходом оптопарьк вход которой соединен с выходом мостового выпрямителя, подключенного входом к токоограничительному резистору через дополнительный резистор.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения тока 17 & + «щщ транзисторов при выжигании плавкого предохранителя. Инвертор содержит N полумостов управляемых ключей 1 и 2, каждый из которых состоит из нескольких включенных параллельно через предохранители 6 транзисторов 7. При к.з. транзистора 7 находящийся в его цепи плавкий предохранитель 6 выжигается током разряда конденсатора 9