Устройство для защиты инвертора Советский патент 1982 года по МПК H02H7/122 H02M1/18 

Изобретение относится к электро технике и может быть применено для э защиты полупроводниковых преобразова телей . Известны устройства для защиты ий верторов с коммутирующим конденсатором, дополнительными диодами и переключающими управляющими вентилями l. Недостатком данных устройств является то, что при отказе блока управления тиристорами последние выходят из строя, так как через них проXO/V1T ток, ограниченный, в основном малым омическим сопротивлением первичной обмотки трансформатора, что может привести также к выходу из строя трансформатора вследствие его перегрева, а возможно и источника питания. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус ройство для защиты инвертора, включающего источник питания, выходной трансформатор со средней точкой и в каждом плече - последовательно соединеннъ1е диод и тиристор, содержащее транзистор, выводы эмиттер коллекторного перехода одного из которых предназначены для подключения к одному из тиристоров, а вывод базы предназначен для подключения через ограничительный резистор к аноду диода того же плеча инвертора, и сигнализатор неисправности 2j. Недостаток устройства - отсутствие защиты инвертора от пробоя одного из тиристоров и выхода из строя коммутирующего конденсатора, что определяет его недостаточно высокую надежность. Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком контроля тиристоров, содержащим реле, тиристор с коммутирующим конденсатором, RC-цепь и пороговый элемент, причем выводы RC-цепи предназначены для подключения к выводам источника питания, конденсатор RC-цепи через пороговый элемент подключен к уп равляющему электроду тиристора, анод которого предназначен для подключения через реле к плюсовому выводу источника питания и через коммутирующий конденсатор - к аноду тиристора инвертора, для- подключения к которому предназначена база второго транзистора, шунтирующего конденсатор RC-цепи, размыкающий контакт реле предназначен для включения между плюсовым выводом источника питания и средней точкой выходного транс форматора инвертора, замыкающий контакт подключен к сигнализатору неисправности. На фиг. 1 приведена принципиальмая схема предлагаемого инвертора с защитой на фиг, 2 - временная диаграмма его работы. Устройство для защиты инвертора, включающего источник 1 питания, тран форматор со средней точкой 2 и в каж дом плече - последовательно соединен ные диод 3 и-тиристор kf между точка ми соединения которых включен коммутируюи(ий конденсатор 5, содержит тра зистор 6, эмиттер - коллекторным переходом подключенный к одному из тиристоров k, а базой через ограничительный резистор 7 к аноду диода 3 того же плеча инвертора, блок 8 контроля тиристоров, выполненный в аиде последовательной цепи из реле Э, размыкающий контакт 10 которого включен между плюсовым выводом источ ника 1, а зa ыкaющий контакт 11 подключен к сигнализатору 12 неисправности, дополнительного тиристора 13 и времязадающей RC-цепочки 14, конденсатор 15 которой через пороговый элемент 16 подключен к управляющему электроду тиристора 13, анод которого через дополнительный коммутирующий конденсатор 17 подключен к аноду тиристора k инвертора, с которым через ограничительный резистор 18 соединена баЗа транзистора 19, шунтирующего конденсатор 15. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Допустим, что в момент времени tg-.t длительность которого определяется частотой работы инвертора (фиг. 2, точка а) второй тиристор 4 выключен, а первый тиристор k вклю чен (точка б). Тогда коммутирующий конденсатор 5 заряжается до уровня напряжения источника 1 питания (фиг.2 полярностью, показанной на фиг. 1. При этом рабочий ток идет по цепи от положительного полюса источника питания по левой секции обмотки транс форматора 2 через развязывающий диод 3 и первый тиристор , Транзистор 6 закрыт, так как полярность напряжения на развязывающем диоде 3 запирающая, т.е. плюс на базе и минус на эмиттере. Транзистор 19 закрыт, разрешая заряд конденсатора 15 полярностью,показанной на фиг. 1 (фиг. 2, точка в). Однако постоянная времени выбрана таким образом, что за промежуток времени конденсатор 15 не успевает зарядиться до напряжения, равного напряжению включения () динистора 16. На его выходе (фиг.2, точка г) сигнал отсутствует.дополнительный тиристор 13 и реле 9 выключены (соответственно точки д и е, фиг. 2), дополнительный коммутирукщий конденсатор 17 заряжается до Уровня напряжения источника питания полярностью, показанной на фиг. 1, сигнал неисправности отсутствует. В момент времени t на управляющий электрод второго тиристора k поступает сигнал от блока управления. Второй тиристор k включается, плюс коммутирующего конденсатора 5 через открытый второй тиристор k прикладывается к катоду первого тиристора , Это приводит к выключению первого тиристора 4 и перезаряду коммутирующего конденсатора 5 обратной полярностью. Транзистор 6 закрыт, так как напряжение на аноде развязывающего диода 3 выше, чем на катоде. Транзистор 19 открывается, разряжая при этом конденсатор 15, дополнительный тиристор 13 выключен, дополнительный коммутирующий конденсатор 17 разряжается (фиг. 2). С момента времени tg до t работа устройства происходит аналогично вышеизложенному. Рассмотрим работу устройства при возникновении в ней различных неисправностей. . Предположим, что в момент времени произошел отказ блока управления, при котором первый тиристор k остался выключенным, а второй тиристор k - включенным. По истечении некоторого промежутка времени трансформатор 2 начинает входить в насыщение-, тогда напряжение на аноде развязывающего диода 3 начинает уменьшаться относительно катода, что приводит к отпиранию транзистора 6 и подключению положительно заряженной обкладки коммутирующего кон денсатора 5 через открытый транзисто 6 к катоду второго тиристора k (момент времени t , фиг. 2). При достижении тока черезвторой тиристор k, равного току выключения, последний закрывается и схема приходит в исходное заторможенное состояние, при котором оба тиристора выключены. При этом транзистор 19 включен, конденсатор 15 шунтирован транзистором 19 дополнительный тиристор 13 и.реле 9 выключены, дополнительный коммутирующий конденсатор 17 разряжен. Предположим, что в момент времени tn первый тиристор k открылся, коммутирующий конденсатор 5 разрядился а второй тиристор ч остался включенным. Такая ситуация может произойти при кратковременном заходе трансформатора 2 в область насыщения, когда для гашения тиристоров вследствие их инерционности требуется большая энергия, чем в нормальном режиме функционирования, в случае отказа коммутирующего конденсатора 5 или воздействия помех по цепи питания инвертора или по цепи управления тиристорами. В этом случае транзистор 19 оказывается закрытым, создавая ус ловия для заряда конденсатора 15. При ocтижeнии на нем напряжения равного. Ugi динистора 16, последний срабатывает и на его выходе появляется импульс напряжения (точка г, фиг. 2), включающий дополнительный тиристор 13. При этом положительно заряженная обмотка коммутирующего конденсатора 17 через открытый дополнительный тиристор 13 подключает.ся к катоду первого тиристора k, вызывая его выключение (момент времени IJQ) и заряд коммутирующего конденсатора 5. Дополнительный коммутирующий конденсатор 17 перезаряжается обратной полярностью до уровня напряжения источника питания. В момент времени tц (фиг.2) от блока управления поступает сигнал, включающий первый ти ристор , Это, в свою очередь, при9« водит к выключению второго Ц и дополнительного 13 тиристоров и восстановлению нормального функционирования инвертора (промежуток времени в момент времени , когда дополнительный тиристор 13 открывается, реле 9 не успевает включиться вследствие замедления на срабатывание, которое превышает промежуток времени tQ-t,( (фиг.2), Если в момент времени t работа инвертора не возоб- . новилась (обрыв коммутирующего конденсатора 5, пробой первого или второго k тиристоров и т.п.) и тиристоры остались включенными на более длительный промежуток времени () происходит включение реле 9 которое своим контактом отключает V источника 1 питания от средней точки трансформатора 2 и подключает его к сигнализатору неисправности 12. Таким образом, благодаря введению блока контроля повышается устойчивость работы устройства от воздействия помех и коротких замыканий в нагрузке, предупреждается выход из строя инвертора вследствие отказа блока управления, а также защищается трансформатор и источник питания от перегрузок, возникающих при пробое одного или обоих тиристоров. Таким образом, надежность устройства сущест- венно повышается. Формула изобретения Устройство для защиты иквертрра, включающего источник питания, выходной трансформатор оо средней точкой и в каждом плече - последовательно соединенные диод и тиристор, содержащее транзисторы, выводы эмиттерколлекторного перехода одного из которых предназначены для подключения К одному из тиристоров, а вывод базы предназначен для подключения через ограничительный резистор к аноду диода того же гшеча инвертора, и сигнализатор неисправности, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоком контроля тиристоров содержащим реЛе, тиристор с коммутирующим конденсатором, RC-itenb и пороговый элемент, причем выводы RC-цепи предназначены для подключения к выводам источника питания, конденсатор

RC-цепи через пороговый элемент подключен к управляющему электроду тиристора, анод которого предназначен для подключения через реле к плюсовому выводу источника питания и через коммутирующий конденсатор - к аноду тиристора инвертора, для подключения к которому предназначена база второго транзистора, шунтирующего конденсатор RC-цепи,размыкающий контакт реле предназначен для включения между плюсовым выводом источника питания и средней точкой выходного

трансформатора инвертора, замыкающий контакт подключен к сигнализатору неисправности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. Под ред. С.Д.Додика и Е.И.Гальперина. М., Советское радио, 1969, с. 227-292.

2.Авторское свидетельство СССР № 528674, кл. Н 02 М 7/537, 1973.

V(

TovKU a

i cffmopS

ToVffOL д Tovm S Toff/ia f

ГОУЩ г

Koffffevctrmop 77

Точяа f TffV/ra f

фаг. I