Устройство для защиты от перенапряжений статического преобразователя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от перенапряжений вторичных источников электропитания. Цель изобретения - повышение КПД преобразователя при одновременном уменьшении массогабаритных показателей. Преобразователь содержит силовой выпрямитель 1, LC -фильтр (Ф) 2, инвертор 3. Устройство для защиты от перенапряжений выполнено на пороговом узле 7, конденсаторе. 11, ограничительном резисторе (ОР) 10 и выпрямительном мосте 6. Введение в схему защиты ключевого элемента (КЭ) 8, выполненного в виде оптоэлектронной пары, и включение его последовательно с ОР 10 и параллельно конденсатору 5 Ф2 образует коммутирующий контур (конденсатор 11, дроссель 4), обеспечивающий эффективное выключение КЭ8. Время открытого состояния КЭ8 определяется собственной частотой коммутирующего контура из условия снижения потерь, что позволяет повыси ть КПД. 3 ил. € (Л to оо со 00 01 Фн.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1239785 А 1 (51) 4 Н 02 Н 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ шении массогабаритных показателей.

Преобразователь содержит силовой вы— прямитель 1, LL — фильтр (Ф) 2, инвертор 3. Устройство для защиты от перенапряжений выполнено на пороговом узле 7, конденсаторе. 11, ограничительном резисторе (ОР) 10 и выпрямительном мосте 6. Введение в схему защиты ключевого элемента (КЭ) 8, выполненного в виде оптоэлектронной пары, и включение его последовательно с OP 10 и параллельно конденсато— ру 5 Ф2 образует коммутирующий кон— тур (конденсатор 11, дроссель 4), обеспечивающий эффективное выключение КЭ8. Время открытого состояния

КЭ8 определяется собственной частотой коммутирующего контура из условия снижения потерь, что позволяет повысить КПД. 3 ил. (21) 3786123/24-07 (22) 01.09.84 (46) 23.06.86. Бюл. № 23 (71) Запорожское производственное объединение "Преобразователь" (72) А.А.Карпенко (53) 621.316.925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 466584, кл. Н 02 Н 7/10, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 970553, кл. Н 02 Н 7/12, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВА—

ТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от перенапряжений вторичных источников электропитания. Цель изобретения — повышение КПД преобразователя при одновременном умень—

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1239785

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от перенапряжений статических преобразователей, включающих силовой выпрямитель и ЬС-фильтр постоянного тока, например статичес —ких преобразователей частоты со звеном постоянного тока.

Целью изобретения является повышение КПД преобразователя при одновременном уменьшении массогабаритных показателей.

На фиг.1 изображена электрическая схема устройства для защиты от перенапряжений статического преобразователя; на фиг.2 — то же, вариант выполнения устройства; на фиг.3 — по роговый узел.

Описываемое устройство предназначено для защиты от внешних коммутационных напряжений статического преобразователя, включающего в себя силовой выпрямитель 1 и LC-фильтр 2 постоянного тока, например, для защиты преобразователя частоты со звеном постоянного тока (фиг.1) и включающего также инвертор 3.

LC-фильтр 2 постоянного тока содержит дроссель 4, установленный в положительной шине, и конденсатор 5.

Устройство защиты от перенапряжений содержит выпрямительный мост б,своим входом подключенный к входу силового выпрямителя 1, пороговый узел 7, подключенный к выходу выпрямительного моста 6, ключевой элемент 8, выполненный в виде оптоэлектронной пары.

При этом управляющий (излучающий) элемент 9 оптоэлектронной пары подключен к выходу порогового узла, а ключевой элемент 8 включен последовательно через ограничительный резистор 10 между положительными выводами выпрямительного моста 6 и силового выпрямителя в месте соединения первого вывода дросселя 4 и конденсатора 5 фильтра, при этом отрицательный вывод выпрямительного моста соединен с отрицательным выводом силового выпрямителя. Для запирания ключевого элемента 8 предназначен конденсатор "11, включенный между awoрым выводом дросселя 4 и общей точкой соединения ограничительного ре зистора 10 и ключевого элемента 8.

Пороговый узел 7 содержит делитель из двух резисторов 12 и 13, диод 14, резистор 15, включенный в эмиттерную цепь транзистора 16, в коллекторную цепь которого включен стабилитрон 17. База транзистора 16 подключена к общей точке резисторов . > 12 и 13, а диод 14 включен между базой и коллектором транзистора 16. Пороговый узел содержит также резистор 18, подключенный между положительным полюсом источника питания и коллектором транзистора 16, два последовательно соединенных стабилитрона 19 и 20 и резистор 21, включенные одним выходом в базовую цепь транзистора 22, а другим выходом к

15 эмиттеру транзистора 16, резистор 21— к коллектору транзистора 22. Между положительным выводом источника питания и-эмиттером транзистора 22 подключен резистор 23, а резистор 24

2О подключен между эмиттером транзистора 22 и базой транзистора 25. К эмиттеру транзистора 25 подключены конденсатор 26, второй вывод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания и резистор 27, соединенный с положительным полюсом источника питания. В коллекторную цепь транзистора 25 включен последовательно с ре.зистором 28 управляющий

30 (излучающий) элемент 9 .ключа 8.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии перенапряжений конденсатор 11 заряжен (полярность указана без скобок на фиг.1) через резистор 10, дроссель 4, инвертор 3 до уровня

2ш (К вЂ” — U, cos гД где U 1 — среднее значение выпрям0 ленного напряжения на .выходе моста б; — линейное напряжение на входе преобразователя;

m — число фаз на входе преоб— разователя;

А — угол управления вентилей.

При применении в выпрямительном мосте б неуправляемых вентилей сс = 0 уставка напряжения срабатывания порогового узла выбирается равной

U„== (1,1- 1,15)13,, где ПС1 — среднее значение выпрямленного напряжения силового

1239 выпрямителя на конденсаторе 5 фильтра 2 постоянного . тока.

При появлении на фазах входа преобразователя импульса внешних или коммутационных перенапряжений,превышающего регулируемую уставку срабатывания Б „ порогового узла 7,последний срабатывает и включает управляющий вход излучающего элемента 9,кото- 10 рый вызывает включение ключевого эле.мента 8,последний через вентили катодной группы выпрямительного моста 6, ограничительный резистор 10 обеспечивает передачу энергии перенапря- 15 жений для поглощения конденсатором 5 фильтра 2 постоянного тока и инвер.тором 3 через вентили анодной группы выпрямительного моста 6.

Одновременно с включением ключевого элемента 8 происходит перезаряд конденсатора 11 по цепи: ключевой элемент 8 — дроссель 4 — конденсатор 11 (до полярности, указанной в скобках на фиг.1). Обратный пере†25 ,заряд конденсатора 11 происходит по цепи: (+) конденсатора 11 — дроссель 4 — ключевой элемент 8 — (-) конденсатора 11. При этом ток перезаряда обеспечивает выключение ключевого элемента 8.

Устройство подготовлено к приему нового импульса перенапряжения.

Таким образом, конденсатор 11 и дроссель 4 фильтра 2 постоянного то- .

35 ка образуют коммутирующий контур, обеспечивающий выключение ключевого элемента 8.

Пороговый узел 7 с помощью импульсов на управляющем входе элемен- 4О та 9 обеспечивает включение ключевого элемента 8 (оптоэлектронной пары).

Пороговый узел работает следующим образом.

С

47 f ?.

Устройство для защиты от перенапряжений статического преобразователя, включающего силовой выпрямитель и 4С -фильтр постоянного тока, соНапряжение на делителе (резисторы 12 и 13) пропорционально напряжению на входе преобразователя. Когда напряжение на резисторе 13 превысит напряжение на стабилитроне 17, открывается транзистор 16. При этом на-5О пряжение на коллекторе транзистора 16 становится меньше напряжения стабилизации стабилитронов 19 и 20 и транзистор 22 закрывается. При этом открывается транзистор 25, и конденсатор 26 (предварительно заряженный на делителе 12 и 13) разряжается по цепи: (+) конденсатора 26 — коллек785 4 тор-эмиттер транзистора 25-анод управляющего элемента — резистор 28(-) конденсатора 26.

Переменный резистор 13 служит для изменения порога срабатывания узла. Ограничительный резистор 10 ограничивает зарядный ток через конденсаторы 11 и 5 до величины, до-. пустимой для вентилей выпрямительного моста 6 и ключевого элемента 8.

Энергопоглощение перенапряжений обеспечивается подзарядом конденсатора 5 фильтра 2 постоянного тока и периодическим его разрядом работающим инвертором 3 с частотой 2nfä, где г. — число модулей инвертора;

f — частота напряжения на выходе преобразователя.

Время открытого состояния То ключевого элемента 8 определяется собственной частотой f коммутирующего контура (конденсатор 11 и дроссель 4):

Т 3

0 f, 1

f о

1Я4ь,с „

С целью снижения потерь энергии выбор частоты f коммутирующего контура определяется неравенством

, ъ (2...4)2mf,, где ш — число фаз напряжения на входе преобразователя; частота напряжения на входе преобразователя.

Дроссель 4 (L ) определяется из расчета параметров фильтра постоянного тока, а конденсатор 11 (С „ ) из выражения

Устройство может быть применено даже в случае применения на вхоДе преобразователя трехфазного мостового силового выпрямителя с неуправляемыми вентилями, так как

1,35П„П„П,1 > U, где 0 — действующее линейное зна"Р чение перенапряжения.

Формула изобретения

1239785 держащее выпрямительный мост, входом подключаемый к входным выводам статического преобразователя, пороговый узел, конденсатор и ограничительный резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД преобразователя при одновременном уменьшечии массогабаритных показателей, оно снабжено ключевым элементом, . 10 включенным в последовательную цепочку с ограничительным резистором, один вывод которой предназначен для подключения между точкой соединения дросселя и конденсатора LC -фильтра 15 постоянного тока, а другой вывод подключен к одному выходному выводу выпрямительного моста того же потенциала, другой выходной вывод которого предназначен для соединения с выходным выводом силового выпрямителя одноименного потенциала, при этом пороговый узел входом подключен между выходными выводами выпрямительного моста, а выходом — к управляющему входу ключевого элемента, при этом один вывод конденсатора предназначен для подключения к точке соединения выходного вывода силового выпрямителя и дросселя LC -фильтра, а другой его вывод подключен к точке соединения ключевого элемента и ограничительного резистора.

1239785 г ——

Составитель О. Мещерякова

Техред О.Сопка

Корректор Т. Колб

Редактор P. Цицика

Заказ 3404/53 Тираж 612

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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