Мостовой преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в мощных источниках питания и в преобразователях электроприводов с по-, вьшенным напряжением питания. Цель изобретения - повышение надежности путем первоначального открытия после выжигания предохранителя той пары .ключей, проводящее состояние которых обеспечивает протекание тока в первичной обмотке силового трансформатоII ра в направлел-га, противопагтожном направлению тока, протекавшего при выжигании предохранителейв Преобразоватапь содерж11Т ключи 1-4, тиристоры 9, 10, силсвой трансформатор 13, трансформатор тока 22, узел управления 23, В1слючаюищй в себя задающий генератор, триггер, логические элементы , формирователи упрангтяющих импульсов „ Введены оптопары 15, 16, 3 узел управления 23 введены логические элементы и триггер. При отказе транзистора на выходнык обмотках 27, 28 трансформатора тока 22 появляется напряжение, ключи 1-4 закрываются и открывается один из тиристоров 9, 10, образз я цепь д.пя выжигания предохранителя в цепи отказавшего транзистора с, После перегорания предохранителя работа устройства восстанавливается при устранении парегрузки ключей 1 с. 3 ил о ю .даст: tKoA. 4 лш& ИОБА С#5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!91 % (11) лг 4 н 02 м 3 ".7

Ю,.":: г г ..

I, -г г.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4179823/24-07 (22) 15. 01.8 7 (46) 15.08.88, Бюп. № 30 (72) И,И. Филиппов и В.П. Фоминых (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 754616, кл. Н 02 M 7/537, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1261073, кл. Н 02 М 7/537, 1985. (54) МОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в мощных источниках питания и в преобразователях электроприводов с по-, вьппенным напряжением питания. Цель изобретения — повышение надежности путем первоначального открытия после вьвкигания предохранителя той пары .ключей, проводящее состояние которых обеспечивает протекание тока в первичной обмотке силового трансформатоИ ра в направлении, противоположном направлению тока> протекавшего при вьиа гании предохранителей. Преобразователь ".îäåðæèò ключи 1-4, тиристоры 9, 10, силовой трансформатор 13, трансформатор тока 22, узел управления 23, включающий в себя задаюций генератор, триггер, логические элементы, формирователи управляющих импульсов. Введены опт опары 15, 16, з узел управления 23 введены логические элементы и триггер. При отказ транзистора на выходных обмотках 27, 28 трансформатога тока 22 появляется напряжение, ключи 1-4 закрываются и открывается один из тиристоров 9, 10, образуя цепь для выжигани:- пре— дохранителя в цепи отказавшего транзистора. После перегорания предохранителя работа устройства восстанавливается при устранении перегрузки ключей 1-4. 3 ил. !

14 17138

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке мощных источников электропитания.

Цель изобретения — повышение надежности преобразователя путем первоначального открытия после выжигания предохранителя той пары ключей, проводящее состояние которых обеспечива- 1О ет протекание тока н первичной обмотк е сил ов or о тра нсф ор мат ар а в напр а влении, противоположном направлению тока, протекавшего при выжигании предохранителей. 15

На фиг. 1 принедена электрическая схема предлагаемого мостового преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — электрическая схема узла управления, на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняняцие Его работу (ин. дексы при переменных соответствуют номеру элемента схемы, приведенной .на фкг. 2). .Мостовой преобразователь постоянно

25 го напряжения содержит полупроводниковые ключи 1-4, каждый из которых состоит из параллельно соединенных транзисторов 5 с предохранителями 6, включенными и их коллекторные цепи, и токовь равнивающими элементами 7 и 8, дна последовательно соединенных тиристора 9 и 10, подключенных к входным выводам ч ер ез др ос сел ь 1 1, шунтированный диодом 12, Первичная обмотка 35 силового трансформатора 13 средним выводом соединена через токоограничиваняций резистор 14 с точкой соединения тиристоров 9 и 10, а крайними выводами подключена к диагонали переменного тока мостового преобразователя.

Излучающие элементы оптопар 15 и 16 соединены встречно-параллельно и через дополнительный резистор 17 подключены параллельно токоограничивакяцему резистору 14. Первичные обмотки 18-21 трансформатора 22 тока включены последовательно с полупроводниковыми ключами 14. Узел 23 управления содержит логический элемент 4ИЛИ 50

24, входы которого соединены с фотодиодами оптопар 15 и (б и через согласующие цепи 25 и 26 с вторичными обмотками 27 и 28 трансформатора 22 тока. Выход логического элемента 55

4ИЛИ 24 подключен к первому входу и через элемент 29 задержки к второму входу логического элемента 2ИЛИ 30, выходом соединенного с R-входом триггера 31, На D-вход триггера 31 подан сигнал "1", а С-вход через логический элемент HF. 32 соединен с выходом задающего генератора 33. Счетный вход триггера 34 соединен с выходом логического элемента 2И 35, входы которого соединены с выходами задающего генератора 33 к триггера 31.

Управляющие входы ключей 1-4 подклю.чены через цепи Зб и 37 гальванической развязки и логические элементы

2И 38 и 39 к выходам логических элементов 9 и 10 через формирователи - 0 и 41 управляюших импульсон, лопключенные к выходам логических элементов 2И-2ИЛИ 42 и 43, входы которых соединены с выходами согласующих цепей 25 к 26 и триггера 34.

Мостовой преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

В нормальном режиме рабаты, когда все транзисторы и ключах 1-4. исправны, происходит поочередная каюлутация диагонально противоположных ключей 1, 3 и 2, 4, Переменный ток, протекающий через встречно соединенные первичные обмотки 18, 2 < к 19, .20, создает в магнитопроводе трансформа"тора 22 тока встречно направленные намагничивающие силы, вследствие че.го суммарный магнитный поток равен нулю и на вторичных обмотках 27 и 28 напряжение равно нулю. На входах логических элементов 2И-2ИЛИ 42 и 43 сигнал соответствует "0", ткристоры

9 и 10 закрыты. На выходе тркггера

31 сигнал соответствует "1", разрешающей прохождение выходных импульсов задаю1цего генератора 39 на вход триггера 34 и выходных сигналов триггера 34 на входы цепей 36 к 37 гальнанической развязки.

Выход из строя транзисторон мостового преобразователя происходит в момент их коммутации кл1т в закрытом состоянии, так как в этих состояниях на них воздействует максимальный уровень коммутируемой импульсной мощности и напряжения, при этом происха= дит короткое замыкание перехода коллектор - эмиттер.

Предположим, что в момент Lo,êoãäà открыты ключи 2 и 4, произошел отказ транзистора 5 в ключе 1, В этом слу3 1417 чае образуются два контура, через которые протекают токи.

Первый контур. плюсоная входная клемма — дросссель 11 — обмотка 19 ключ 2 — первичная обмотка силового

5 трансформатора 13 - ключ 4 — обмотка

20 - минусовая входная клемма, соответствует нормальному режиму работы мостового преобразователя. 10

Второй контур. плюсовая входная клемма — дроссель 11 — обмотка 18 предохранитель 6 — короткозамкнутый транзистор 5 — резистор 8 — ключ 4— обмотка 20 — минусовая входная клемма 15 обусловлен аварийным состоянием транзистора 5 ключа 1.

В первом контуре обмотки 19 и 20 трансформатора 22 тока включены встречно что соответствует нормальному ре 20 жиму, а во втором контуре обмотки 18 и 20 включены согласно, поэтому на вторичных обмотках 27 и 28 появляется напряжение. На выходе согласующей цепи 26 появляется сигнал, соответст- 25 вукяций "1, что приводит к появлению единичного сигнала на R-входе триггера 31, на выходе которого устанавливается "0". Нулевой сигнал на входе логического элемента 2И 35 приводит к нулевому сигналу на входе триггера 34 и последний остается в состоянии, соответствующему включенному положению ключей 2 и 4, Так как на входах логических элементов 2И 38 и

39 появляется нулевой сигнал, то и на их выходах также "0", что ведет к закрытию ключей 2 и 4.

Единичные сигналы на выходе согласующей цепи 26 и выходе Q триггера 34 приводят к появлению "1" на выходе логического элемента 2И-2ИЛИ 42. Формирователь 40 управляющих импульсов вырабатывает отпирающий импульс на входе тиристора 10. Последний откры" вается, образуя контур для протекания тока: ппюсовая входная клемма— дроссель 11 — обмотка 18 .- предохранитель 6 — короткозамкнутый транзистор 5 — резистор 8 — левая секция

50 первичной обмотки силового трансформатора 13 - резистор t4 - тиристор

10 — минусовая входная клемма. Направление тока показано на фиг. 1 стрелкой.

На время задержки закрытия ключей

2 и 4 нарастание тока ограничивается дросселем 11, а затем силовым трансформатором f 3. После насыщения транс138

4 форматора 13 ток в контуре ограничен реэисторсм 14, Пги этом сигналы на одном из нходов и соотнетстве но на выходе логического элемента 4ИЛИ 24 соответствуют "1", так как открыт фотодиод оптоп«ры 16, После перегорания предохранителя б, которое длится единицы - десятки миллисекунд и состанляет десятки - сотни периодов преобразования, в момент

t ток в контуре прекращается, прекращается также и ток в снетодиоде оптопары 16, на выходе логического элемента 4ИЛИ 24 устанавливается "0".

С задержкой, необходимой длч надежного закрывания тиристора 10 и определяемой элементом 29, в момент t на выходе элемента 2ИЛИ 30 также устанавливается "0".

По фронту спада импульса задающего генератора 33 в момент t триггер

31 переключается в "1", что ведет к разрешению прохождения выходных сигналов триггера 34 на входы цепей 36 и 37 гальванической развязки. Триггер 34 находится в состоянии предаварийного положения, поэтому вновь открываются ключи 2 и 4 и ток в пер-. вичной обмотке силового трансформатора 13 имеет направление, противоположное току,, протекающему при ныжигании предохранителя. На ныхаде логического элемента 2И 35 с момента времени й4 появляются тактовые импульсы и нормальная работа. устройства восстанавливается, Так как длительность тактового импульса составляет незначительную часть полупериода, интервал времени t.,-tg практически соответствует полупериоду и магнитопровод силового трансформатора с первого импульса входит в установившийся режим.

Логическая последовательность работы элементов мостового преобразователя приведена в таблице состояний.

Таким образом в мостовом преобразователе постоянного напряжения о6ес печивается большая надежность, так как исключается перегрузка транзисторов ключей при восстановлении работы устройства после выгорания предохранителейей.

Формула изобретения

Мостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий полупроI7i38

Сигналы Режим работы

34/Q 34/Q 42 43

27 28

0 О

0 0

0 1

1 0

0 1

Нормальная работа

Отказ 4

Отказ 2

Отказ 1

Отказ 3

1 0

5 14 водниковые ключи,, каждый из которых состоит из N параллельно соединенных транзисторов с предохранителями, включенными в их коллекторные цепи, два последовательно соединенных тиристора, подключенных к входным выводам преобразователя, силовой трансформатор, первичная обмотка которого .средним выводом соединена через токоограничивающий резистор с точкой соединения тиристоров, а крайними выводами подключена к диагонали переменного тока мостового преобразователя, трансформатор тока, первичные об=. мотки которого включены последовательно с полупроводниковыми ключами, узел управления, включающий в себя задающий генератор, первый триггер, первый и второй логические элементы 2И2ИЛИ, выходы ко горых через формирователи управляющих импульсов соединены с управляющими входами тиристоров, а входы соединены с выходами первого триггера и через согласующие цепи с вторичными обмотками трансформатора тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первая и вторая опто-пары, излучающие элементы которых соединены встречно-параллельно и через дополнительный резистор подключе5 ны параллельно токоограничивающему резистору, в узел управления введены первый, второй и третий логические элементы 2И, второй триггер и логические элементы 4ИЛИ, 2ИЛИ, НЕ, при этом входы логического элемента

4ИЛИ соединены с выходами согласующих цепей и фотодиодами оптопар, а выход подключен к первому входу и через элемент задержки к второму входу эле= мента 2ИЛИ, выходом подключенного к

R-входу второго триггера, íà D-вход которого подан сигнал логической единицы, а С-вход через логический элемент HF. подключен к выходу задающего

2О генератора, счетный вход первого триггера соединен с выходом первого логического элемента 2И, входы которого подключены к выходам задающего генератора и второго триггера, выходы вто2Ь рого и третьего логических элементов

2И подключены к управляющим входам ключей преобразователя через цепи гальванической развязки, а входы соединены с выходами первого и второго триггеров„

1417138

141 7138

Составитель И. Никитин

Редактор А. Лежнина Техред Л.Олийнык Корректор Л-. Патай

Заказ 4075/54 . Тираж 665 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. П >оектная>