Способ формирования управляющих импульсов транзисторным плечом -фазного мостового инвертора

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 1)4 ИСАНИЕ БР ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИ К АВТОРСКОМУ(71) Институт электродинамики АН УССР(56) Тонкаль В,Е, и др, Многофазные автономные инверторы напряжения с улучшенными характеристиками, Киев, "Наукова думка", 1980, рис, 21-24,73Авторское свидетельство СССР У 955414, кл, Н 02 М 1/08, 1982,Авторское свидетельство СССР В 668053, кл, Н 02 М 7/537, 1979. (54)(57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯ 10 ЩИХ ИМПУЛЬСОВ ТРАНЗИСТОРНЫМ ПЛЕЧОМ е-ФАЗНОГО МОСТОВОГО ИНВЕРТОРА, состоящий в том, что формируют исходный периодический сигнал, из которого формируют основную пару противофазных управляющих импульсов, формируют дополнительную пару. периодических управляющих импульсов для переходов коллектор - база анодного и катодного транзисторов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностеи за счет широтно-импульсного регулирования напряжения и частотыш-фазного мостового инвертора и полного исключения сквозных токов, иэисходного периодического сигнала формируют вспомогательную пару противофазных управляющих импульсов, вначале и конце каждого импульса исходного периодического сигнала формируют импульсы дополнительной последовательности импульсов с длительностью каждого из них, большейвремени восстановления силовых транзисторов инвертора, по задним фронтам дополнительной последовательности импульсов формируют второй исходный периодический сигнал, по которому формируют вторые основную и вспомогательную пары противофазных управляющих импульсов, а затем суммируют первую и вторую основные парыпротивофазных управляющих импульсовдля переходов база - эмиттер анодного и катодного транзисторов, дляформирования дополнительной пары пЕриодических противофазных управляющих импульсов вычитают первую и вторую вспомогательные пары противофазных управляющих импульсов, 1 11734Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, касающейся способов формирования управляющих импульсов силовыми ключами транзисторного плеча автономных мостовых инверторов с модуляцией напряжения, которые мо, гут быть применены для питания частотного электропривода, источников электропитания. 10Цель изобретения - расширение функ. циональных возможностей за счет широтно-импульсного регулирования напряжения и частоты ш-фаэного инвертора и полное исключение сквозных токов 5На фиг.1 даны временные диаграммы последовательности операций по предлагаемому способу; на фиг.2 - схема устройства для реализации способа.На фиг.1 а для примера приведена 2 О кривая напряжения с вырезанной нулевой полкой и/ , формируемая однофазным мостовым инвертором; на фиг,16, в - алгоритм переключения силовых анодных транзисторов первого и 25 второго плеча инвертора (алгоритм переключения катодных транзисторов первого и второго плеча инвертора можно получить путем инверсии кривых, приведенных на фиг.1 б, в); на фиг.1 гЗО кривая фазного напряжения трехфазного мостового инвертора с широтно-импульсной модуляцией по прямоугольному синусу. На интервале повторяемости работы инвертора формируется по два импульса. Длительность формируемых импульсов:у , где М - угол регунПлирования выходного напряжения инвертора. Алгоритм переключения анодных транзисторов первого, второго и третьего плеча мостового инвертора приведен на фиг.1 д, е, ж, Путем инверсии данных сигналов можно получить алгоритм переключения катодных транзисторов. 45Для иллюстрации предлагаемого способа формирования рассмотрим алгоритм переключения первого плеча трехфазного мостового инвертора. Кривую,приведенную на фиг. д, примем в качест"5 О ве исходного сигнала, модулированного по длительности на несущей частоте модуляции и периодического относительно выходного периода Т напряжения инвертора, 55Согласно предлагаемому способу формирования управляющих импульсов наряду с тем, что формируют исходный периодический сигнал, из которого формируют первую основную пару периодических противофазных управляющих импульсов, кривые которых приведены нафиг.1 к, л, дополнительно по исходномупериодическому сигналу формируют первую вспомогательную пару противофазных управляющих импульсов, котораяповторяет по форме кривые, приведенные на фиг. 1 к, л,В начале и конце каждого импульса исходного периодического сигналаформируют импульсы дополнительнойпоследовательностифиг.1 з) и устанавливают их длительность большейвремени восстановления силовых транзисторов инвертора. По задним фронтам дополнительной последовательности импульсов вырабатывают второй исходный периодический сигнал, сдвинутый относительно первого на время(фиг. и), по которому формируютвторые основную и вспомогательныепары противофазных управляющих импульсов, Вторая основная пара противофазных управляющих импульсов приве"дена на фиг.1 м 1 н, а вторая вспомогательная пара повторяет по формеданные кривые.1Суммируют первую и вторую основные пары противофазных управляющихимпульсов, а именно суммируют кривые,показанные на фиг. к и м, а такжепоказанные на фиг.1 л и н. Результирующие напряжения приведены нафиг.1 о, п, и предназначены для переходов база в . эмиттер анодного икатодного транзисторов. При этом,при"нимаем, что положительные полуволнырезультирующих напряжений формируютотпирающий сигнал и транзистор находится в насыщении, а отрицательныеполуволны формируют запирающий сигнал и транзистор переходит в область отсечки. Вычитают первую и вторую вспомогательные пары противофазных управляющих импульсов, а именно кривые, показанные на фиг.1 к и м, а также на фиг.1 л и н. В результате формируют дополнительную пару периодических противофазных управляющих импульсов, которые приведены на фиг,1 р,с. Их положительные полуволны предназначены соответственно для переходов коллектор - база анодного и катодного транзисторов.3 11734Из приведенного описания последовательности операций по предлагаемо.- му способу видно, что его можно применить к однофазному инвертору с широтной модуляцией, алгоритм переключения силовых ключей которого приведен на,фиг. б, в. Устройство для реализации -предлагаемого способа (фиг,2) содержит перО вый и второй триггеры 1 и 2, к прямому выходу каждого иэ которых непосредственно, а к инверсному выходу через элементы И 3 и 4 соответственно подключены последовательно включенные предварительный двухтактный усилите 5 ли мощности 5 и 6, каждый из которых выполнен на транзисторах 7, 8 и 9, 10 и трансформаторах 11, 12, и выходные двухтактные усилители мощ". ности 13 и 14, каждый из которых выполнен на транзисторах 1.5, 16 и 17, 18 и выходных трансформаторах 19 и 20, два элемента И 21 и 22,первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному вы 25 ходам триггера 1, а выходы - к Б-входу и В-входу триггера 2 одновибратор 23, подключенный выходом к вторым входам элементов И 2 и 22, а входом через элемент ИЛИ 24 и два формирователя передних фронта 25 и 26 соответственно к прямому и инверсному выходам первого триггера 1, пусковой триггер 27, прямой выход которого подключен к В-входам триггеров 1 и 2 .З 5 и вторым входам элементов И 3 и 4. Силовая схема инвертора представлена только одним транзисторным плечом и состоит из транзисторов 28 и 29, базовых резисторов 30 и 31, ограничи тельных резисторов в базовой цепи 32 и 33 и диодов 34 и 35, подключенных к коллекторам силовых транзисторов ка тодами. Выходные трансформаторы 19 и 20 выходных двухтактных усилителей мощности 13 и 4 имеют по четыре выходных обмотки 36-39 и 40-43, Обмотки 36-37 и 40-41 попарно включены последовательно-согласно и подсоединены через ограничительные резисторы 32 и 33 к переходам база - эмиттер силовых транзисторов 28 и 29 инвертора, а обмотки 38-39 и 42-43 попарно включены последовательно-встречно и подсоединены через диоды 34 и 35 к пере ходам коллектор - база указанных тран-, зисторов. 97 4Принцип работы устройства состоит в следующем.В исходном состоянии пусковой триггер 27 обнулен и тем самым сигналом с его прямого выхода обнулены триггеры 1 и 2 и закрыты элементы И 3 и 4. Транзисторы 7-О предварительных двухтактных усилителей мощности 5 и 6 закрыты.При переводе тумблера на входе триггера 27 в положение "Пуск" снимается сигнал "Запрет" с В-входов триггеров 1, 2 и элементов И 3, 4. Исходный периодический сигнал (фиг.1 д) поступает на общий вход, либо на ЯВ-входы первого триггера 1, усиливается последовательно включенными усилителями 5, 13, гальванически разделяется с помощью четырех вторичных обмоток 36-39 выходного трансформатора 19 выходного двухтактного усилителя мощности на две пары, основную и вспомогательную (фиг. к,л) противофазных управляющих импульсов. Одно- вибратор 23, запускаемый по каждому из переключений триггера 1 с помощью формирователей переднего фронта 25 и 26 через элемент ИЛИ 24, вырабатывает дополнительную последовательность импульсов фиг.1 з) с длительностью каждого из импульсов .большей времени восстановления силовых транзисторов инвертора. Второй триггер 2 запускается сигналами с выходов первого триггера 1, задержанными на время 1 , и формирует вто" рой исходный периодический сигнал (фиг.1 и), который также усиливается последовательно включенными усилителями 6 и 4 и гальванически разделяется с помощью четырех вторичных обмоток 40-43 выходного трансформатора 20 выходного двухтактного усилителя мощности на две вторичных пары основных и вспомогательных противофазных управляющих импульсов (фиг.1 м, л). Напряжения, формируемые на анодном и катодном транзисторах 28 и 29 инвертора на переходах база - эмнттер, приведены соответственно на фиг.1 о, п, на переходах коллектор - база - на фиг. р, с. В случае поступления команды "Авария" нли перевода тумблера на входе триггера 27 в положение "Стоп" триггер 27 переводится в нулевое положение и снимаются управлянзцие импульсы с силовых транзисторов инвертора.