Транзисторный инвертор

 

Изобретение относится к злектротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - повыр1ение надежности путем обеспечения защиты транзисторов преобразовательных ячеек от перегрузки по току, перенапряжений по току и перенапряжений при коммутации . Инвертор содержит N преобразовательных ячеек (ПЯ) 1, выходной трансформатор 7, блок 16 управления. Введение параллельно входам ПЯ1 ограничителей 17 напряжения, а последовательно в цепь питания инвертора-датчика 18 тока, дросселя 19, диода 20 обеспечивает равномерность деления напряжения и ограничение возникающих /.; S (Л с ОС 1чЭ 4 О ОС Sn «Pk/4.-/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUHAËИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1302408

А1 (ю 4 Н 02 М 7/537

KF,."РЖ36 4. Я 13 „., 1(И!1ЛУ " . -. : :. 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Р

М

4й

С

OC.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3819057/24-07 (22) 03. 12.84 (46) 07.04.87. Вюл. и 13 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики: при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Б.А.Лапин и В.Н.Мишин (53) 621.314.58 (088.8) (56) Патент С1ЦА Ф 3218576, кл. Н 02 М 7/537, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 281624, кл. Н 02 M 7/537, 1971.

Моин В.С., Лаптев Н.Н.Стабилизи( рованные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972, с.442, рис.11-9,r. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения защиты транзисторов преобразовательных ячеек от перегрузки по току, перенапряжений по току и перенапряжений при коммутации. Инвертор содержит N преобразовательных ячеек (ПЯ) 1, выходной трансформатор 7, блок 16 управления. Введение параллельно входам ПЯ1 ограничителей !7 напряжения, а последоваМ тельно в цепь питания инвертора-датчика 18 така, дросселя 19, диода 20 обеспечивает равномерность деления напряжения и ограничение возникающих

1302408 при коммутационных перенапряжениях токов. Длительность импульсов тока„ протекающего через ограничители 17, не превышает разброса времени выключения силовых транзисторов. При перегрузке или коротком замь»канин на выходе напряжение на датчике 18 то1

Изобретение относится к преобра— эовательной технике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания, в частности при высоком напряжении первичного источни<а питания, Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения защиты транзисторов преобразовательных ячеек от перегрузки по току и перенапряжений при коммутации.

На фиг.! приведена схема транзисторного инвертора; на фиг.2 — вари-ант выполнения ограничителя напряжени на фиг.3 — диаграммь» напряжений.

Инвертор содержит преабразователь— ные ячейки 1.1 — I.n, входы 2 и 3 питания которых соединены последовательно, а выходы 4 и 5 подключены к обмоткам 6.1-6.п выходного трансформатора 7, а входы 8 — !) управления к выходам 12 — 15 блока 16 управления

Параллельно входам 2 и 3 питания каждой ячейки I подключен ограничитель

17.1 — 17.п напряжения, а последовательно в це7»ь питания инвертора включены датчик 18 тока и дроссель 19,. шунтированньп» обратным диодом 20. К датчику 18 тока подключена своим входом схема 2) защиты, соединенная выходом 22,23 с блокировочным входом

24, 25 блока 16 управления.

Ячейки 1 содержат силовые транзис— торы 26 — 29, соединенные по мостовой схеме; трансформатор 30 управления, подключенный первичной обмоткой к входу 8„9 ячейки, а вторичными обмотками — к управляющим переходам транзисторов 26 — 29; импульсный трансформатор 31, у которого вторичная обмотка через РСД-цепь соединена с управляющими переходами транзистока y eличивается, срабатывает ехеМа

2i защиты, котор;-я запрещает работу блока 16 улравлекия. В случае выхода из строя одной из ячеек остальные

- .îõðàíÿþò работоспособность, т.к, выходят из строя ограничители 1".

3 з,п ф лы, 3 ил. ров 27 и 29, а первичная обмотка — с входом IO, )1 ячейки.

Схемное решение ячеек 1 может отличаться от описанного.

Ограничитель напряжения (фиг.2) содержит последовательно включенные конденсатор 32 и диод 33, зашунтированный резистором 34. Параллельно конденсатору может быть включен ста10 билитрон.

На диаграммах фиг.3 и схеме фиг.) обозначено:

35 — напряжение управления на выходе 12,)3 блока 16;

36 — запирающее напряжение на выходе 14,15 блока 16;

37 — напряжение на выходе 22, 23 схемы 21 защиты;

38 — выходное напряжение датчика

20 )8 тока;

39 — пороговое напряжение схемы

?1 защиты;

40 — высоковольтный источник питания с напряжением Е;

à — время выключения транзистора; — момент короткого замыкания; момент срабатывания схемы

2 защиты.

Схема 21 защиты может быть выпол.

- 0 кена на основе оптотиристорной пары, входной фотодиод которой через пороговый стабилитрон соединен с входом хемы, а выходной фототиристор — с выходом 22,23.

35 Блок 16 управления может быть выполнен по схеме, которая содержит задающ»лй генератор, вырабатывающий короткие имг.ульсы, и триггер, счетный вход которого связан с выходом 1О задающего генератора. В такой схеме напряжение 35 управления формируется путем усиления выходного напряжения TpHT ãepe а запирающее напряДля уменьшения мощности, рассеиваемой на стабилитроне, параллельно ему может быть включен конденсатор небольшой емкости.

При использовании ограничителя по фиг.2 во время действия импульса коммутационного перенапряжения конденсатор 32 ограничителя через прямое сопротивление диода 33 подключается к питающему входу ячейки, уменьшая коммутационный выброс. В течение последующего полупериода конденсатор разряжается через резистор

55 зо24

3 жение 36 — путем усиления выходного напряжения задающего генератора.

Устройство работает следующим образом.

Под действием напряжения 35 управ—

5 ления силовые транзисторы 26 — 29 ячеек 1 подиагонально переключаются из открытого состояния в закрытое и наоборот. При этом постоянное напряжение, действующее на питающих 10 входах 2,3 ячеек 1, преобразуется в переменное напряжение и через выход

4,5 поступает на обмотки 6 выходного трансформатора. 7. Запирающее напряжение 36 через импульсный транс- 15 форматор 31 и РСД-цепь обеспечивает форсированное запирание транзисторов

27 и 29, а также предупреждает протекание через ячейки инвертора сквозного тока. Равномерное деление напря-20 жения между ячейками обеспечивается за счет равенства трансформаторной

ЭДС, наводимой в обмотках 6 выходного трансформатора 7.

Однако во время переключения ячеек равномерность деления нарушается из-за разброса времени выключения силовых транзисторов. Ограничение возникающих при этом коммутационных перенапряжений осуществляется посред-30 ством ограничителей 17 напряжения, выполненных в простейшем случае в виде одного или нескольких стабилитронов. В этом случае напряжение ограничения является фиксированным и 35 равным напряжению стабилизации. Кго величина должна превьш ать рабочее напряжение ячейки. При переключении ячеек работают только те ограничители напряжения, которые подключены к 40 ячейкам с наименьшим временем выключения. Длительность импульсов тока, протекающего через эти ограничители, не превышает разброса времени выключения силовых транзисторов. 45

Оя

34, который ограничивает величину разрядного тока. При достаточно большой емкости конденсатора 32 напряжение ограничения в этом случае близко к рабочему напряжению ячейки.

Оба рассмотренных типа ограничителей не обладают способностью отдавать энергию в цепь питания ячеек.

Поэтому при перегрузке или коротком замыкании на выходе инвертора (момент t< на фиг.3) его первичный ток нарастает с ограниченной скоростью, зависящей от индуктивности дросселя 19. Когда падение напряжения 38 на датчике 18 тока увеличивается до порога срабатывания 39 схемы 21 защиты, последняя срабатывает и своим выходным напряжением 37 запрещает работу блока 16 управления (момент на фиг.3). При этом по фронту напряжения 37 блокируется напряжение

35 управления и вырабатывается внеочередной импульс запирающего напряжения 36.

Превышение током инвертора порогового значения обусловлено инерционностью транзисторов при выключении.

Величина Т этого превьппения во всех аварийных режимах ограничена значением

Р "макс Д (— — -у

L где Š— напряжение питания, В;

1 — максимальное время выклюмакс чения транзистров,с; — индуктивность дросселя 19, Гн.

В случае выхода из строя одной из ячеек остальные ячейки сохраняют работоспособность, а выходят из строя стабилитроны. Благодаря этому свойству повып1ается ремонтоспособность инвертора, так как замена стабилитронов менее трудоемка, чем транзисторов. Чтобы сохранить это свойство при использовании ограничителя по фиг.2, параллельно конденсатору 21 следует включить стабилитрон, как показано на фиг.2 пунктиром.

Таким образом, в предложенном инверторе обеспечивается защита транзисторов от коммутационных выбросов напряжения и от токовых перегрузок, вследствии чего повьппается его надежность.

Формула изобретения

1.Транзисторный инвертор, содержащий и вхо1302408 ма защиты, соединенная входом с выходом датчика тока, а выходом — с блокировочным входом блока управлеи—

С ос тав итель И. В ойто в ич

Редактор А.1Цандор Техред А. Кравчук КорректорN.Шароши

Заказ 1222/54 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 ды питания которых соединены последовательно, а выходы подключены к первичным обмоткам выходного- трансформатора, блок управления, выходы кото-. рого подключены к управляющим входам ячеек, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты транзисторов преобразовательных ячеек от перегруз.ки по току и перенапряжений при коммутации, в него введены и ограничителей напряжения, подключенных параллельно входу питания каждой ячейки, датчик тока и дроссель, шунтированный обратным диодом; включенные погпедовательно в цепь питания, и схения.

2. Инвертор по п. l, о т л и ч а ющ и с я тем, что ограничитель напряжения выполнен в виде стабилитрона, 3. Инвертор по п.l, о т л и ч а ю10 шийся тем, что ограничитель напряжения выполнен в виде конденсатора.и диода, шунтированного резистором.

4 . Инвертор по пп.l и 3, о т л и15 ч а ю щ и и с А тем, что конденсатор зашунтирован стабилитроном.