Транзисторный инвертор

(19 7 5 504 Н ГРЖ% .Я СССРКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СТОРНЫЙ ИНВЕРТО тение относится(54) (57) техн втор изоб ТРАН Изоб к электрозовано воя, Цельежности быть испольиках питанвыщение над е инс ньтх источ тения - и одио 71.лиз зов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И(71) Научно-исследовательскийтут автоматики и электромеханпри Томском институте автоматванных систем управления и раэлектроники(рованные транзисторные преобртели. М.: Энергия, 1972, с.44рис.11-9,г. путем обеспечения защиты транзисторов преобразовательных ячеек от перегрузки по току, перенапряжений потоку и перенапряжений при коммутации. Инвертор содержит Ю преобразовательных ячеек (ПЯ) 1, выходной трансформатор 7, блок 16 управления. Введение параллельно входам ПЯ 1 ограничителей 7 напряжения, а последовательно в цепь питания инвертора-датчика 18 тока, дросселя 19, диода 20обеспечивает равномерность делениянапряжения и ограничение возникающих1302408 при коммутационных перенапряженияхтоков, Длительность импульсов токапротекающего через ограничители 17,не превышает разброса времени выключения силовых транзисторов, При перегрузке или коротком замьканси навыходе напряжение на датчике 18 то 1Изобретение относится к преобразовательной 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.1 приведена схема транзисторного инвертора; на фиг.2 - вари ант выполнения ограничителя напряженина фиг.З - диаграммь напряжений,Инвертор содержит преобразователь -ные ячейки 1. - 1.п, входы 2 и 3питания которых соединены последовательно, а выходы 4 и 5 подключены кобмоткам 6.1-6.п выходного трансформатора 7, а входы 8 -управленияк выходам 12 - 15 блока 16 управленияПараллельно входам 2 и 3 питания каждой ячейки 1 подключен ограничитель17.1-17.п напряжения, а последовательно в це 7 ь питания инвертора включены датчик 18 тока и дроссель 19,шунтированньп обратным диодом 20. Кдатчику 18 тока подключена своим входом схема 21 защиты, соединенная выходом 22,23 с блокировочным входом24, 25 блока 16 управления,Ячейки 1 содержат силовые транзис - торы 26 - 29, соединенные по мостовой схеме; трансформатор 30 управления, подключенный первичной обмоткой к входу 89 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 увеличивается, срабатывает хема 21 защиты, которая запрещает работу блока 16 улравлекия. В случае зыхода из строя одной из ячеек остальнье сохраняют работоспособность, т.к, выходят из строя ограничители 17.3 зпфлы,3 ил,ров 27 и 29, а первичная обмотка - свходом 10, 11 ячейки.Схемное рещение ячеек 1 можетотличаться от описанного.Ограничитель напряжения (фиг.2)содержит последовательно включенныеконденсатор 32 и диод 33, зашунтированный резистором 34, Параллельноконденсатору может быть включен ста билитрон.На диаграммах фиг.З и схеме фиг.1обозначено;35 - напряжение управления на выходе 12,13 блока 16;15 36 - запирающее напряжение на выходе 14,15 блока 16;37 - напряжение на выходе 22, 23схемы 21 защиты;38 - выходное напряжение датчика 20 8 тока;39 - пороговое напряжение схемы21 защиты;40 - высоковольтный источник питания с напряжением Е;Г - время выключения транзистора;с, - момент короткого замыкания;момент срабатывания схемы2защиты.Схема 21 защиты может быть выпол Ю кена на основе оптотиристорной пе,ры,входной фотодиод которой через поро.говый стабилитрон соединен с входом:хемы, а выходной фототиристор - свыходом 22,23.35 Блок 16 управления может быть выполнен по схеме, которая содержитзадающий генератор, вырабатывающийкороткие имг.ульсы, и триггер, счетный вход которого связан с выходом 40 задающего генератора. В такой схеменапряжение 35 управления формируется путем усиления выходного напряжения триггера, а запирающее напря ЗО 243жение 36 - путем усиления выходногонапряжения задающего генератора.Устройство работает следующимобразом,Под действием напряжения 35 управ 5ления силовые транзисторы 26 - 29ячеек 1 подиагонально переключаютсяиз открытого состояния в закрытоеи наоборот. При этом постоянное напряжение, действующее на питающих 10входах 2,3 ячеек 1, преобразуется впеременное напряжение и через выход4,5 поступает на обмотки 6 выходного трансформатора 7. Запирающее напряжение 36 через импульсный трансформатор 31 и РСД-цепь обеспечиваетфорсированное запирание транзисторов27 и 29, а также предупреждает протекание через ячейки инвертора сквозного тока, Равномерное деление напря жения между ячейками обеспечиваетсяза счет равенства трансформаторнойЭДС, наводимой в обмотках 6 выходного трансформатора 7.Однако во время переключения ячеек равномерность деления нарушаетсяиз-за разброса времени выключениясиловых транзисторов. Ограничениевозникающих при этом коммутационныхперенапряжений осуществляется посред ством ограничителей 17 напряжения,выполненных в простейшем случае в виде одного или нескольких стабилитронов. В этом случае напряжение ограничения является фиксированным и 35равным напряжению стабилизации. Кговеличина должна превышать рабочеенапряжение ячейки. При переключенииячеек работают только те ограничители напряжения, которые подключены к 40ячейкам с наименьшим временем выключения. Длительность импульсов тока,протекающего через эти ограничители,не превышает разброса времени выключения силовых транзисторов. 45 Для уменьшения мощности, рассеиваемой на стабилитроне, параллельно .ему может быть включен конденсатор небольшой емкости.При использовании ограничителя по фиг,2 во врзмя 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 Оя434, который ограничивает величинуразрядного 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 короткомзамыкании на выходе инвертора (моментна фиг.З) его первичный токнарастает с ограниченной скоростью,зависящей от индуктивности дросселя 19, Когда падение напряжения 38на датчике 18 тока увеличивается допорога срабатывания 39 схемы 21 защиты, последняя срабатывает и своимвыходным напряжением 37 запрещаетработу блока 16 управления (моментт на фиг,З). При этом по фронту напряжения 37 блокируется напряжение35 управления и вырабатывается внеочередной импульс запирающего напряжения 36.Превышение током инвертора порогового значения обусловлено инерционностью транзисторов при выключении.Величина дТ этого превышения во всехаварийных режимах ограничена значениемБ "макс1 с1,где Е - напряжение питания, В;Т - максимальное время выклюмахсчения транзистров,с;- индуктивность дросселя 19,Гн.В случае выхода из строя одной изячеек остальные ячейки сохраняют работоспособность, а выходят из строястабилитроны. Благодаря этому свойству повышается ремонтоспособностьинвертора, так как замена стабилитронов менее трудоемка, чем транзисторов, Чтобы сохранить это свойствопри использовании ограничителя пофиг.2, параллельно конденсатору 21следует включить стабилитрон, какпоказано на фиг.2 пунктиром.Таким образом, в предложенном инверторе обеспечивается защита транзисторов от коммутационных выбросовнапряжения и от токовых перегрузок,вследствии чего повьппается его надежность,Формула изобретения 11.Транзисторный инвертор, содержащий и преобразовательнык ячеек, вхоПодлиитета СССРкрытийя наб., д,4/5 е Тираж б 61Государственноелам изобретенийМосква, Ж, Р а к и ш твенно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная пои ды питания которых соединены последовательно, а выходы подключены к первичным обмоткам выходного. трансформатора, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входамячеек, отличающийся тем,что, с целью повышения надежностипутем обеспечения защиты транзисторовпреобразовательных ячеек от перегрузки 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 схема защиты, соединенная входом с выходом датчика тока, а выходом - сблокировочным входом блока управления.2. Инвертор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что ограничитель напряжения выполнен в виде стабилитрона,3. Инвертор по п.1, о т л и ч а ю 10 щ и й с я тем, что ограничитель напряжения выполнен в виде конденсатора.и диода, шунтированного резистором,4. Инвертор по пп. и 3, о т л и 15 ч а ю щ и й с я тем, что конденсатор зашунтирован стабилитроном,