Инвертор с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при разработке преобразователей напряжения постоянного тока . в напряжение переменного тока. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства защиты без ухудшения качественных показателей инвертора при одновременном упрощении схемы. При превышении током нагрузки допустимого значения вторичная обмотка трансформатора тока 9 оказывается закороченной диодом 24 и транзисто с ром 28 (или диодом 25 и транзистоS (Л ю ел со « 4: сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1259445

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3847642/24-07 (22) 14.01.85 (46) 23.09.86. Бюл. Р 35 (71) Смоленский филиал Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции энергетического института и Рославльский завод алмазного инструмента (72} А.О.Ширяев, Б.II.Ðÿçàíîâ, И.А.Рубцов, Ю.П.Власов и В.В.Федорченко (53) 621. 314. 57: 621 ° 316. 925. 4 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 955346, кл. Н 02 Н 7/122, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N- 985902, кл. Н 02 Н 7/122, 1981. (504 Н 02 М 7 44 H 02 Н 7/122 (54) ИНВЕРТОР С ЗАЩИТОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при разработке преобразователей напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства защиты без ухудшения качественных показателей инвертора при одновременном упрощении схемы.

При превышении током нагрузки допустимого значения вторичная обмотка трансформатора тока 9 оказывается закороченной диодом 24 и транзистором 28 (или диодом 25 и транзисто1259445 ром 27). Порог срабатывания узла мгновенной защиты 4 по напряжению на вторичной обмотке датчика тока 11 определяется числом шунтирующих ее г- 1переходов диода и транзистора.

, Если включается транзистор 27 и в момент достижения максимума тока изменяется полярность напряжения на трансформаторе 10, то включается блокирующий ключ 29, который удерживает транзистор 27 замкнутым и после умень1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке преобразователей напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока.

Цель, изобретения — повышение быстродействия устройства защиты без ухудшения качественных показателей инвертора при одновременном упроще-. нии схемы.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временная диаграмма его работы.

Устройство содержит инвертор 1, исполнительный орган 2 защиты с индикацией, узел 3 запуска инвертора, узел 4 мгновенной защиты, узел 5 инерционной защиты и источник 6 постоянного тока.

Инвертор содержит силовые ключи 7 и 8, управляющий трансформатор 9 тока с двумя основными и двумя дополнительными выходами, силовой трансформатор 10 с одним основным и одним дополнительным выходами, датчик тока на трансформаторе 11 с одним выходом, нагрузку 12, резистор 13 положительной обратной связи, емкостной делитель на конденсаторах 14 и 15, Дополнительные выходы трансформаторов 9 и 10 подключены к узлу 4 мгновенной защиты. К нему же подключен и выход датчика тока на трансформаторе 11.

Исполнительный орган защиты с индикацией перегрузок состоит из индикатора 16, блокирующего ключа 17, шения тока ниже допустимого значения.

При изменении направления тока в диагонали инвертора 1 меняется полярность напряжения на обмотках трансформатора 9 и замыкается выключатель защиты 31, создавая условия для разрыва искусственно созданной коротко . замкнутой цепи первого дополнительного выхода трансформатора 9 диодом 25 и трансформатором 27. 2 ил.

l кнопки 18 повторного запуска инвертора, исполнительного тиристора 19 и управляющего трансформатора 20 тока.

Узел запуска инвертора содержит блокирующий ключ 21, накопительный конденсатор 22 и динистор 23.

В состав узла мгновенной защиты входят шунтирующие диоды 24 и 25, исполнительный тиристор 26, исполни-!

О тельные ключи 27 и 28, блокирующие ключи 29 и 30, а также выключатели 31 и 32 защиты.

Узел инерционной защиты содержит формирователь 33 импульсов, накопи-!

5 тельный конденсатор 34 и пороговый блок 35.

В исходном состоянии инвертор 1 не работает. Ключи 7 и 8 заперты.

Управляющие и информационные сигналы

20 в устройстве защиты не формируются.

Идут только процессы заряда конденсаторов 14 и 15 емкостного делителя инвертора и конденсатора 22 узла запуска инвертора от источника 6. Ток

25 заряда конденсатора 22 протекает по ключу 17. Поэтому индикатор 16 не светится. Исполнительные тиристоры 19 и 26 заперты . Как только напряжение на конденсаторе 22 достигает напряг жения пробоя динистора 23, импульс тока поступает в базу ключа 8, Открывшись, ключ 8 подсоединяет трансформаторы 9-! 1 к конденсатору 15.

Включаются в работу внутренние положйтельные обратные связи по току (через основные выходы трансформатора 9) и по напряжению (через резистор 13 и первый дополнительный вы1259445 ход трансформатора 9) . Начинаеч ся процесс преобразования постоянного тока источника б в переменный ток на основном выходе трансформатора 10, связанном с нагрузкой 12. 5

Временная диаграмма работы устройства приведена на фиг.2. Пороги срабатывания мгновенной и инерционной защит одинаковы и по приведенному к их входам значению тока обоз- <О начены символом о. В нормальном режиме (О. t t ) ток инвертора меньше

Инвертор работает в автогенераторном режиме с управлением ключей

7 и 8 от трансформатора 9. В момент <5 времени t< происходит естественное насыщение сердечника трансформатора 9 и, как следствие, закорачивание базовых цепей транзисторов 7 и 8.

Начинается процесс рассасывания 20 зарядов в базе выключающегося транзистора, например транзистора 7.

Этот процесс идет на интервале времени (<, t ), сопровождаясь дальнейшим ростом тока. В момент време- 25 ни t транзистор 7 запирается, формируя перепад напряжения на выходе трансформатора 10. Ток в диагонали инвертора переключается на транзистор 8, которому на интервале времени (t, t>) приходится работать в ин- . версном режиме. Уменьшаясь под действием встречно включенного напряжения на конденсаторе 15, этот ток протекает по базовой обмотке транс35 форматора 9, переходу база-коллектор ключа 8 и первичным обмоткам трансформаторов 9-11. В транзисторе 8 накапливается заряд, готовя его к нормальному режиму работы. В момент времени t1 ток в диагонали инвертора меняет направление, сердечник трансформатора 9 .начинает перемагничиваться в обратном направлении и на всех его обмотках появляются напря45 жения обратных поляРностей.

Одновременно с началом работы узла. мгновенной защиты включается и узел инерционной защиты. На интервал времени й„ нормально открытый транзистор 33 запирается, формируя импульсы, заряжающие накопительный конденсатор 34. В момент времени t6

При t ъ t4 ток нагрузки превышает допустимое значение i и в работу вступает устройство защиты. На интервале времени t„, вторичная обмот-;50 ка трансформатора 9 тока оказывается закороченной элементами 24 и 28

\ (или элементами 25 и 27). Порог срабатывания мгновенной защиты но -напряжению на вторичной обмотке транс- 55 форматора 11 определяется числом шунтирующих ее (— и переходов диода и транзистора. Сердечник трансформатора 9 при этом закорачивании ненасыщен и, значит, вплоть до момента из;менения направления тока в диагонали инвертора нужно обеспечить закорачивание вторичной обмотки трансформатора 9 электронными средствами. Пусть при превышении током значения включается транзистор 27. В момент достижения максимума тока меняется полярность напряжения на трансформаторе 10, Это приводит к включению блокирующего ключа 29, удерживающего ключ 27 замкнутым и после уменьшения тока ниже уровня i . В момент времени t ток в

5 диагонали инвертора меняет направление. Меняется полярность напряжения и на обмотках трансформатора 9. 3амыкается выключатель 31 защиты, создавая условия для разрыва искусственно созданной короткозамкнутой цепи первого дополнительного выхода трансформатора 9 элементами 25 и 27.

Смена полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора 9 гарантирует снятие этой.закоротки по причине запирания диода 25 и нужды в выключателях 3 1 и 32 защиты нет. Но задержки на запирание у реальных элементов схемы удерживают искусственно созданную закоротку и после смены направления тока в диагонали инвертора ° Задержка эта создает условия для срыва генерации инвертора. С целью устранения возможности для срыва генерации инвертора вводятся не только выключатели 31 и 32, но и элементы, обеспечивающие ненась<щенный режим работы транзисторов 29 и 30. Дополнительные меры направлены на повышение быстродействия узла мгновенной защиты в момент снятия искусственно созданной закоротки.

Узлу мгновенной защиты инвертора дополнительный источник питания не нужен, так как энергию для своей работы он берет непосредственно из диагонали полумостовой схемы инвертора. По этой причине узел мгновенной защиты предохраняет ключи 7 и 8 от выхода из строя сразу же с момента включения инвертора.

1259445

Формула изобретения

Инвертор с защитой, содержащий управляющий трансформатор тока и выСоставитель О.Мещерякова

Техред И.Ходанич

Корректор M.Иаксимишинец

Редактор А.Шишкина

Заказ 5590

Тираж 631

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 напряжение на конденсаторе достигает уровня U срабатывания порогового устройства 35 и с его второй базы на управляющий вход исполнительного тиристора 26 поступает отпирающий импульс. Отпирание тиристора 26 приводит к срыву генерации инвертора за счет создания долговременной короткозамкнутой цепи из элементов 24-26 на первом дополнительном выходе трансформатора 9, а также к включению через трансформатор 20 исполнительного тиристора 19. При этом ключ 11 запирается и начинает светиться индикатор 16 перегрузки. Тиристор 19 открывшись, запрещает функционирование узла 3 запуска инвертора за счет устранения, источника для заряда накопительного конденсатора 22.

Повторное включение инвертара в работу осуществляется нажатием кнопки 18. Во время ее замкнутого состояния ситуация меняется лишь по отношению к тиристору 19. Он запирается.

При отпускании кнопки 18 начинается работа узла 3 запуска инвертора. ходной трансформатор, датчик тока, узел запуска инвертора, исполнительный орган защиты, узел мгновенной защиты и узел инерционной защиты, входом подключенный к выходу датчика тока, а выходом — к входу исполнительного органа защиты, о т л и— ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения быстродействия при одно10 временном его упрощении, управляющий трансформатор тока снабжен двумя дополнительными выходами, а выходной трансформатор — одним дополнительным выходом; причем первый до15 полнительный выход управляющего трансформатора тока закорочен последовательно и встречно включенными двумя одинаковыми частями узла мгновенной защиты, каждая из которых имеет па20 раллельно соединенные шунтирующий диод, исполнительный ключ, блокирующий ключ и выключатель защиты, при этом . управляющий вход исполнительного ключа соединен с выходом датчика тока, 25 включенного последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, управляющий вход блокирующего ключа соединен с дополнительным выходом выходного трансформатора и

30 выключателем защиты, управляющий вход которого присоединен к второму дополнительному выходу управляющего трансформатора тока,