Преобразователь постоянного напряжения в переменное

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к преобразовательной технике, и может быть использовино во вторичных источниках питания. Цель изoбpeтef ия - повышение надежности путем уменьшения величины напряжения , прикладываемого к транзисторам мостового инвертора. Преобразователь содержит мостовой инвертор 3, каждое плечо которого выполнено в виде соединенных последовательно тиристора и транзистора, зашунтированных обратным диодом, систему управления 4, выполненную в виде соединенных последовательно задающего генератора 21 и фазорасщепителя 22, схем вьщеления управляющих импульсов 24 и 28, фазосдвигающего блока 26, усилительноразвязывающих блоков 31, 32, 35, 36, 44, 46. Выполнение силового ключа 2 обеспечивает уменьшение динамических потерь. Выполнение схемы управления силовым ключом,содержащей две схемы выделения запирающих импульсов 37 и 38, схему задержки 42, два усилительно-развязывающих узла 44 и 46 обеспечивает уменьшение коэффициента нагрузки по напряжению транзисторов мостового инвертора. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1372560 А 1 (51)4 Н 02 М 7/5387

13 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4087322/24-07 (?2) 14.07.86 (46) 07.02.88. Бюл. N 5 (71) Азербайджанский политехнический институт им. Ч.Ильдрыма (72) A.-M.À.-М.Абдулаев, В.М.Скобченко, H.Ã.Ãàäæèåâ, R.Ñ.ÀëëàõIIåðäèåB, А,М.Манафов, А.И.Джумаев и А.Б.Алиева (53) 621.314.58 (088.8) (56) Глазенко Т.А. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. — Сб. докладов ЛДНТП, т ° II,1966.

Авторское свидетельство СССР

У- 1058018, кл. Н 02 М 7/5387, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения величины напряжения, прикладываемого к транзисторам мостового инвертора. Преобразователь содержит мостовой инвертор 3, каждое плечо которого выполнено в виде соединенных последовательно тиристора и транзистора, зашунтированных обратным диодом, систему управления

4, выполненную в виде соединенных последовательно задающего генератора 21 и фазорасщепителя 22, схем выделения управляющих импульсов 24 и 28, фаэосдвигающего блока 26, усилительноразвязывающих блоков 31, 32, 35, 36, 44, 46. Выполнение силового ключа 2 обеспечивает уменьшение динамических потерь. Выполнение схемы управления с силовым ключом, содержащей две схемы выделения запирающих импульсов 37 и

38, схему задержки 42, два усилительно-развязывающих узла 44 и 46 обеспе- С чивает уменьшение коэффициента нагрузки по напряжению транзисторов мос- 2 тового инвертора. 3 ил. кивй

1372560

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразовательных устройствах для преобразования напряжения первичного источника в переменное

5 напряжение регулируемой величины.

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения величины напряжения, прикладываемого к транзисторам мостового инвертора.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 принципиальная схема мостового инвертора и силового ключа; на фиг.3 — 15 временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит подключенный к источнику 1 питания через силовой ключ 2 мостовой инвертор 3, а также систему 4 управления мостовым инвертором и блок 5 управления силовым ключом.

Мостовой инвертор 3 (фиг.2) содержит плечи 6.1-6.4, выполненные в 25 виде соединенных последовательно тиристоров 7.1-7.4 и транзисторов 8.1—

8,4, зашунтированных обратными диодами 9,1-9.4. Кроме того, параллельно каждому транзистору 8.1-8.4 вклю- 30 чены цепочки 10.1-10.4 для уменьшения динамических потерь, содержащие, например, соединенные последовательно конденсаторы 11.1-11.4 и диоды 12.112.4, а также резисторы 13.1 — 13.4, включенные параллельно диодам 12.112.4. Между источником 1 питания и мостовым инвертором 3 включен силовой ключ 2, выполненный в виде соединенных последовательно тиристора 14 40 и транзистора 15, эашунтированных обратным диодом 16, а параллельно транзистору 15 включена цепочка 17, содержащая конденсатор 18, диод 19 и резистор 20.

Система 4 управления (фиг.1) содержит соединенные последовательно задающий генератор 21, фазорасщепитель 22, один из выходов 23 которого свяеан с входом первой схемы 24 вы50 деления управляющих импульсов, а второй выход 25 связан с входом фаэосдвигающего блока 26, выход 27 которого связан с входом второй схемы 28 выделения управляющих импульсов, каждая из которых первыми выходами 29 и 30 подключена через усилительнораэвязывающие блоки 31 и 32 к управляющим цепям транзисторов мостового инвертора 3, а вторыми выходами 33 и 34 через усилительно-раэвязывающие блоки 35 и 36 к управляющим целям тиристоров мостового инвертора 3.

Блок управления силовым ключом 2 (фиг.1) содержит две схемы 37 и 38 выделения запирающих импульсов, входами подключенные к первым выходам

29 и 30 схем 24 и 28 выделения управляющих импульсов, схему 39 совпадения, реализующую логическую операцию 2И-HE входами 40 и 41 подсоединенную к выходам схем 37 и 38 выделения запирающих импульсов, а также схему 42 задержки, входом 43 подключенную к выходу схемы 39 совпадения и входу усилительно-развязывающего узла 44, связанного с управляющим входом транзистора 15 силового ключа 2. Выход 45 схемы 42 задержки подключен к усилительно-развязывающему узлу 46, связанному с управляющим входом тиристора 14 силового ключа 2.

Фаэорасщепитель 22, схемы 24 и 28 выделения управляющих импульсов, усилительно-развязывающие блоки 31, 32, 35, 36, 44 и 46, фазосдвигающий блок

26, схемы 37 и 38 выделения запирающих импульсов и схема 42 задержки могут выполняться известными средствами.

Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 21 системы 4 управления формирует на выходе напряжение 47 (фиг.3), которое поступает на вход фазорасщепителя 22. При этом на выходах 23 и 25 фазорасщепителя формируются импульсные напряжения

48 и 49, поступающие с первых выходов 29 схемы 24 выделения управляющих импульсов на вход усилительно-развязывающего блока 31, на выходах которого формируется переменное напряжение 50 для управления транзисторами

8.1 и 8.2. На вторых выходах 33 схемы 24 выделения управляющих импульсов формируются импульсы 51 и 52 управления усилительно-развяэывающим блоком

35, на выходах которого формируется переменное напряжение 53 для управления тиристорами 7.1 и 7.2, передний фронт которого задержан относительно переднего фронта импульсного напряжения 50 на величину

Величина задержки "., выбирается такой, чтобы проводивший ранее ток транзистор успел перейти иэ режима

1372560

10 насыщения в режим отсечки до того, как будет открыт очередной тиристор.

Благодаря этому исключается возможность протекания сквозного тока по цепи 6.1-6.2. Такой алгоритм переключения транзисторов и тиристоров в плечах одной стойки мостового инвертора обеспечивает минимальные динамические потери в транзисторах при их включении, так как транзисторы переходят из режима отсечки в режим насыщения при коллекторном токе, равном нулю, а пропускать ток начинают через время "., Динамические потери в плече мостового инвертора оказываются полностью локализованными в тиристорах.

Выключение тиристоров достигается эа счет уменьшения величины тока, протекающего в них, с помощью транзисторов до значения менее тока удержания.

В этом случае через время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров, последние восстанавливают свои запирающие свойства и переходят в состояние с большим внутренним сопротивлением.

В преобразователе с целью уменьшения напряжения на запертых транзисторах мостового инвертора обеспечивается такой режим работы тиристоров

I и транзисторов мостового инвертора, когда в моменты их выключения (например, выключение тиристора 7.1 и транзистора 8,1 происходит в момент а выключение тиристора 7.2 и транзистора 8.2 — в момент t 4) на время 7 с помощью силового ключа 2 (диаграмма 54) снимается напряжение с мостового инвертора, При этом длительность должна быть не менее времени восстановления запирающих свойств тиристоров. В этом случае одновременно начинают запираться транзистор инвертора (например, 8.1) и транзистор 15 силового ключа 2. При этом величина напряжения, прикладываемого к транзистору мостового инвертора, значительно меньше величины напряжения источника питания ввиду того, что транзистор 15 заперт и величина напряжения, прикладываемого к транзисторам мостового инвертора, определяется только величиной сопротивления цепочки 17 во время заряда конденсатора 18. Подбором параметров цепочки можно обеспечить величину напряжения на запертом транзисторе в единицы вольт. При этом напряжение, до которого заряжаются

?О

55 конденсаторы 11.1-11.4 цепочек поддерживается неизменным в течение Bc åго запертого состояния транзисторов мостового инвертора.

Регулирование выходного напряжения в мостовом инверторе обеспечивается за счет введения нулевой паузы в кривую выходного напряжения путем фазового регулирования моментами управления плечами 6,3 4 относительно моментов управления плечами

6.1 и 6 ° 2. С этой целью напряжение 49 управления поступает на фаэосдвигающий блок, работа которого поясняется диаграммами 55 и 56. На выходе 27 фазосдвигающего блока 26 формируется напряжение 57, задержанное относительно напряжения 48 на величину угла регулирования 1 . На выходе усилительно-раэвязывающего блока 32 при этом формируется переменное напряжение 58 управления транзисторами 8.3 и 8.4, а на выходах усилительно-развяэывающего блока 36 — переменное напряжение

59 управления тиристорами 7.3 и 7.4, передний фронт которого задержан относительно переднего фронта импульсного напряжения 58 на величину 7, .

В моменты выключения транзисторов (моменты t и t,) 8.3 и 8.4 с помощью силового ключа 2 на время снимается, как это происходит с транзисторами 8.1 и 8.2, напряжение с мостового инвертора. За счет этого на запертых транзисторах 8.3 и 8.4 обеспечивается величина напряжения не более нескольких вольт. Для запирания силового ключа 2 в моменты переключения транзисторов мостового инвертора формируются импульсы 60 длительностью ". . Эти импульсы формируются на выходах схем 37 и 38 выделения запирающих импульсов и после суммирования в схеме 39 поступают в виде импульсов 61 на вход усилительноразвяэывающего узла 44, связанного с управляющими входами транзистора 15 силового ключа 2, а также на схему задержки и с нее на усилительно-развязывающий узел 46, связанный с унравляющими входами тиристора 14 силового ключа 2, Введение задержки между моментом отпирания транзистора 15 и тиристора 14 позволяет свести до минимума величину динамических потерь в транзисторе 15 силового ключа 2 при его включении либо транзистор 15 перехо137

2560 6 зосдвигающий блок — с входом второй схемы выделения управляющих импуль5

10 дит йз режима отсечки в режим насыщения при нулевом значении коллекторного тока ° Все динамические потери при включении силового ключа 2 локализованы в тиристоре 14, Для уменьшения динамических потерь в транзисторе 15 при выключении силового ключа 2 установлена цепочка 17. Возврат реактивного тока нагрузки в первичный источник обеспечивается обратными диодами 9.1-9.4, а также обратным диодом 16 силового ключа 2, Изобретение позволяет существенно повысить надежность преобразовательной установки эа счет уменьшения коэффициента нагрузки по напряжению транзисторов мостового инвертора. Помимо уменьшения напряжения на транзисторах инвертора путем запирания силового ключа в моменты переключения транзисторов инвертора, силовой ключ одновременно может быть использован в качестве исполнительного органа быстродействующей системы защиты инвертора от перегрузок и регулирования выходного напряжения 62.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий мостовой инвертор, каждое плечо которого выполнено в виде соединенных последовательно тиристора и транзистора и зашунтировано обратным диодом, а также систему управления, выполненную в виде соединенных последовательно задающего генератора, фазорасщепителя, один из выходов которого связан с входом первой схемы выделения управляющих импульсов, а второй через фа15

40 сов, каждая из которых первыми выходами подключена к усилительно-развязывающему блоку, связанному с управляющими цепями транзисторов, а вторыми выходами подключена к усилительноразвязывающему блоку, счязанному с управляющими цепями тиристоров мостового инвертора, и т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения величины напряжения, прикладываемого к транзисторам мостового инвертора, в преобразователь введены цепочки для уменьшения динамических потерь, силовой ключ, блок управления силовым ключом, причем силовой ключ включен в цепь питания мостового инвертора и выполнен в виде последовательно соединенных тиристора и транзистора, и зашунтирован обратным диодом, цепочка для уменьшения динамических потерь включена параллельно транзистору каждого плеча инвертора, блок управления силовым ключом содержит две схемы выделения запирающих импульсов, входами подключенные к первым выходам схем выделения управляющих импульсов, схему совпадения 2И-НЕ, входами подключенную к выходам схем выделения запирающих импульсов, схему задержки, входом подключенную к выходу схемы 2И-НЕ, а также два усилительно-развязывающих узла, один из которых подключен входом к выходу схемы 2И-НЕ, а выходом к управляющим цепям транзистора силового ключа, а второй подключен к выходу схемы задержки, а выходом к управляющим цепям тиристора силового ключа.

I 372560

1372560

55

57 бО фиг У

Редактор В.Петраш

Заказ 497/53 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. 11рогктная, 4

ФЮ

4Я

Составитель И, Войтович

Техред M.Äèäbjê Корректор А.Тяско