Устройство для управления транзисторным инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стати ескпх преобразователях. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов инвертора. Устройство содержит задаюиип генератор 1 , подключенный к Нересчетнои схеме 3 и D- триггеру 4. Число формирователей основных 5, 6 и дополнительных 7 имнульсов определяется числом фаз инвертера . Переключение трансформаторов В, 9, 10 осуществляется с высокой частотой, превышающей выходную. Выход перехода коллектор - база перед вк1почением в активную область и поддержание транзистора в этой области на время коммутационных процессов позволяют снизить время выключения транзистора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С S (Л СП со сх Фи2.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (584 Н 02 М 7 537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4058338/24-07 (22) 21.04.86 (46) 07.08.88. Вюл. Р 29 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.И.Авдзейко (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 788313, кл. Н 02 М 7/537, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1101998, кл. Н 02 M 7/5387, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАН.ЗИСТОРНЬМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к злектротехн. SU„„1415387 А1 в статических преобразователях. Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов инвертора. Устройство содержит задающий генератор 1, подключенныи к пересчетнои схеме 3 и Dтриггеру 4. Число формирователей основных 5, 6 и дополнительных 7 импульсов определяется числом фаз инвертсра, Переключение трансформаторов 8, 9, 10 осуществляется с высокойй частотой, пре вьшгающе и выходную.

Выход перехода коллектор — база пеpe„- включением в активную область и поддержание транзистора в этой области на время коммутационных процессов позволяют снизить время выключения транзистора. 1 з. и. ф-лы, 1415387

IP!pÐт(ние относится к электро—

TE x III«t>е II может бь(ть ие и oJI ь .(О R>I I!0 для управления транзисторным ин—

Re pTc р:м с рег улируемой частотой

Вьг>сс>»ног>э ня((ряже нt«F, из приь(ер Б с(«стс N,;>õ зле ктропр («(«ода .

13< ëb изобре гения — уь«с ньшени<. массы габ;«ритс в устройства д.(я управления ин(«ертором путем уме ньщения времени выключения транзисторов.

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.?. — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит адаю(((и(! генератор 1, делитель 2 частоты, кольцевую пересчетную с.хему 3, D †триггер 4, формир:>вате з(« осно(«I«blx 5 и

6 и дополнительных 7 импульсов управления с в (xnl(aыми тра нсфс:рматор->ми 8-10, основ(в<в 11 и 12, допол— нитепьные 13 и 14 и ((е(«оь«<1г (тел(>н((е

15 и 16 вьп(рямители, силовь(е 17 и

18 и дс.полнигельные 19 и 20 транзисторы. Коли (ествс. формирователей ос- 25

НОВНЫХ >«МПУЛЬСОВ И It«CЛО ЯЧ< ЕК КО)(Ьцевой,(ересчетной схемы определяется числом фаз ин(,ертора, т. е, l,оличеством транзисторс в. Формировяте:(ь дс— полн(«тельньгх импуль он имеет число 30 выхс <нных обмоток „р «R(toe числу гранзиеторов. Форм «р злате.си 5 и 6 основных и дои< ((нительньг;. импульсов выполнс ны на эдеме птах 21".-I(F. ? 1-24 и усилителях 25 и 2(моцност(«. Формир ватель 7 вен эмо г ате«(ь(«гс имп ул ь:<>(3 управления выполнен по такой же схеме и содержит логич ски< элементы

2И вЂ” НЕ 27 и 28 и у<-и:итель 29 мощности. 40

Задающий генератор 1 имеет прямой и инверсный вь(ходы, которые подключены к входу дел «теля частoTbl и

10 мому выходу задающего генератора, а другой (22, 24 и 28) к инверсному.

Синхронизиру(ощий вход кольцевой пересчетной схемы 3 подключен к входу

D-триггера 4 и выходу делителя 2

50 частоты, Кольцевая пересче((«ая схема выполнена из отдельных я(еек, каждая из которьгх имеет прямой и иннерс—

H Ый В bbX . ;(Ы, 1P Я М O и 3 btX О Д ОД Н< > и Я С> й

КИ IIOЦ КЛЮ l С Н (> И < (Н >(«! НХО.(.(Ь! . (О(ЦЧС ске«х )л N(тон >! — l! l 21 >t 2 <1<,>миро((я тс»! я 5 <»" и< >«и((,>х ltH! t >" < ь <ч > и а к вторым входам . (огичес.ких элементов 2И вЂ” НЕ 21 — 24, 27 и 28. 11р(«чем один 45 элемент 2И-IIE (21, 23 и 27) каждого формирователя (5 — 7) ;<одключс и к пряI««I«c«po(«I>II«R(i(xoJt к первым входам логических:(((ементс в 2И-НЕ 23 и ?4 формирователя 6, Перньн вторичные обмотки 30 и 31 транформаторов 8 и 9

@ops(I«p<>I« t eлеи => и 6 через вспомогательные Rt;прямители 15 и 16 и дополн(«тельные 19 и 20 транзисторы связаны с переходами база-эмиттер верхнего

17 и нижнего 18 транзисторов стойки инвертора, Вторые вторичные 32 и 33 обмогки через основные выпрямители

11 и 12 !(oJ(wJI:очены к г.ереходам база-эмиттер нижнего и верхнего транзисторов. Выходные обмс тки 34 и 35 трансформатора 10, формирователя 7 допоцнитсльных имиульсов через дополнитечьные 13 и 1 < (!ь(прямители связаны с псреходoN коллектор-база силовых трлн(исторов. Дня искпючения режим(работы трап »t торов в инR pc ном режиме в ц ltl« коллекторов вк".ючеиы си<(о(>((е 36 и 37 и обратные

"8 и 39 диоды.

На фиг.2 пока «аны: выходное напряж"ги(е 40 задающего генератора, 41 делите

i3 диаграммах 46 и 47 показано напряжение на выходных обмотках формирователей основных, а иа диаграмме

48 — допо.(нительных импульсов, суммарное напряжение управления на переходе база-эмиттер транзистора приведено на диаграмме 49. Напряжение на переходах коллектор-база транзисторов имеет нид в соо(ветствии с диаграммой 50.

Устройство работает следующим образом, При подаче питающего напряжения на выходах задающего генератора 1 появляются импульсы напряжения 40 требуемой длительности, которые поступают на делитель 2 частоты, Выходные импульсы 41 делителя 2 частоты синхронизируют работу кольцевой пересчетной схемы 3, на:(ряжения на прямых выходах ячеек к< торой для трехфазногo инвертора имеc ò R(bg в соответствии с диаграммами 42-44, Принцип действ((я устройства управления инвертаром рассмотрим на примере работь(они< и стойки, так как остал(.ные сто»;» t>,(ботаю". аналогично.

В момент Rpcм ии t — t на нер1 вые вх<,«ы .<(< г;и(< bltx (< мс нтов 2И-IIF.

21 и 2" ((ос (ссг <«, напряженис 42 г прямого нюх<,l,(и ри и ячейки кольце1415387 вой пересчетной схемы. На вторые входы этих элементов подаются сигналы 40 с прямого и инверсного выходов задающего генератора 1, под действием которых начинает работать усилитель 25 мощности на частоте задающего генератора 1. Напряжение 46 с выходной обмотки 30 поступает на транзисторынй ключ 19, открывает его и подается на переход база-эмиттер силового транзистора 17 в отпирающей полярности (диаграмма 49). Транзистор

17 открывается. Одновременно напряжение 46 второй выходной обмотки 33 трансформатора 8 прикладывается через выпрямитель 12 к переходу базаэмиттер нижнего транзистора 18 в запирающей полярности и поддерживает его в закрытом состоянии. Выходные сигналы 41 делителя 2 частоты подаются на вход i3-триггера 4 и на выходе

его появляются сигналы, приведенные на диаграмме 45. Эти сигналы поступают на первые входы логических элементов 2И-HE 27 и 28 формирователя

7 дополнительных импульсов, На вторые входы элементов 2И-HE 27 и 28 подаются сигналы 40 с прямого и инверсного выходов задающего генератора 1 и на обмотках 34 и 35 трансформатора 10 формируются пачки импульсов напряжения 48, которые через дополнительные выпрямители 13 и 14 прикладываются к переходам коллекторбаза всех транзисторов инвертора.

На транзисторы, находящиеся в закрытом состоянии напряжения 48 формирователя 7 дополнительных импульсов не оказывают влияния, а открытые транзисторы под действием этого напряжения выходят из режима глубокого насьпцения. В момент времени t на/ пряжение 50 обмотки 34 дополните ьного формирователя прикладываются к переходу коллектор-база транзистора 17 и цепь: обмотка 34 — диоды выпрямителя 13 — коллектор транзистора 17 начинает шунтировать переход база-эмиттер, В цепь базы поступает только часть тока от обмотки 30, величина которой зависит от тока коллектора Л и коэффициента усиления р транзистора 1 = 3 к/ р . Уменьшение базового тока 3 способствует ускорению процесса выключ ения транзистора эа счет уменьшения избыточных носителей в области базы.

Напряжение 50 формирователя дополнительных импульсов продолжает поступать на переход коллектор-база тран5 зистора 17 и после выключения основного напряжения управления. Поэтому в схеме осуществляется рассасывание носителей из области коллектора и в процессе выключения транзистора.

1ð В момент времени t< формирователь

5 основных импульсов выключается, а формирователь 6 начинает работать.

Напряжение 49 обмотки 32 через выпрямитель 11 прикладывается к пере15 ходу база — эмиттер транзистора 17 в запирающей полярности ° Вследствие того, что это напряжение имеет величину близкую к предельно допустимой величине напряжения перехода базаэмиттер, а внутреннее сопротивление формирователя 5 мало, осуществляется форсированное запирание траызистора

17 по переходу база-эмиттер.

25 Устройство позволяет улучшить массо-габаритные показатели инвертора за счет переключения трансформаторов формирователей с высокой частотой, намного превышающей выходную. .1О Регулирование выходной частоты

I осуществляется без изменения массы и габаритов схемы управления инвертором. Выход перехода коллекторбаза перед выключением в активную область и поддержание транзистора в

35 этой области на время всех коммутационных процессов позволяет снизить время выключения транзистора. Дополнительное сокращение времени выключения транзисторов обеспечивается за счет выбора величины запирающего напряжения большей, чем величина напряжения, открывающего транзистор.

При отключении основного формиро45 вателя импульсов на время выключения силового транзистора размыкаются цепи,в которых теряется дополнитель- ная мощность, потребляемая схемой управления и, следовательно, повьппается КПД системы управления инвертором.

50 формулаизобретения

1. Устройство для управления транзисторным инвертором, содержащее эа55 дающий генератор, формирователи основных и дополнительных импульсов с выходными трансформаторами, первые и вторые основные и дополнительные

14153 выпрямители, формирователи основных и дополнительных импульсов, первый и второй входы которых подключены к прямому и инверсному выходам задающе5

ro генератора, выходы первого и второго основных выпрямителей соединены соответственно с переходами база-эмиттер верхнего и нижнего силовых транзисторов стойки инвертора, выходы дополнительных выпрямителей подключены к переходам коллектор-база силовых транзисторов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов инвертора путем 15 уменьшения времени выключения транзисторов, устройство с.набжено делителем частоты, D-триггером, кольцевой пересчетной схемой, выполненной на ячейках с синхронизирующим вхо- 2р дом и прямым и инверсным выходами, вспомогательным формирователем импульсов с выходным трансформатором, транзисторными ключами и вспомогательными выпрямителями, причем вы- 25 ходные транформаторы основных, дополнительных и вспомогательных формирователей импульсов выполнены с дополнительными обмотками, выходы задающего генератора связаны с входами эп делителя частоты, выходом подключенного к синхрониэирующим входам ячеек кольцевой пересчетной схемы и входу D-триггера, первый и второй входы формирователя вспомогательных импульсов соединены с прямым и инверсным выходами задающего генератора, третьи входы основного и дополнитель87 6 ного формирователей импульсов подключены к прямому и инверсному выходам первой ячейки кольцевой пересчетной схемы, а третий вход формирователя вспомогательных импульсов соединен с выходом D-триггера, основные выходные обмотки трансформаторов формирователей основных и дополнительных им— пульсов через вспомогательные выпрямители и транзисторные ключи подключены к переходам база-эмиттер силовых транзисторов, дополнительная обмотка трансформатора формирователя основных импульсов подключена к входу второго

1 основного выпрямителя, дополнительная обмотка транформатора формирователя дополнительных импульсов связана с входом первого основного вы-. прямителя, основные и дополнительные обмотки трансформатора формирователя вспомогательных импульсов соединены с входами дополнительных выпрямителей.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователи основных, дополнительных и вспомогательных импульсов содержат два логических элемента 2И-НЕ и усилитель мощности, первые входы логических элементов 2И-НЕ образуют первые и вторые входы формирователей, вторые входы логических элементов 2И-НЕ образуют третьи входы формирователей, выходы логических элементов 2И-НЕ связаны с входами усилителей мощности, выходами .соединенными с первичными обмотка- ми выходных трансформаторов.