Преобразователь постоянного напряжения в переменное

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН хнический кобч ие А.Б. ева ые прественнойЛДНТП,СССР7, 1983.ННОГО НАПк электрозовательспользови но в Цель ита дежины на ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение относитсятехнике, а именно к преобраной технике, и может быть ио вторичных источникахизобретения - повышениности путем уменьшения вели ряжения, прикладываемого к транзисторам мостового инвертора. Преобразователь содержит мостовой инвертор 3,каждое плечо которого выполнено в виде соединенных последовательно тиристора и транзистора, эашунтированныхобратным диодом, систему управления4, выполненную в виде соединенных последовательно задающего генератора 21и фазорасщепителя 22, схем выделенияуправляющих импульсов 24 и 28, фаэосдвигающего блока 26, усилительноразвязывающих блоков 31, 32, 35, 36,44, 46. Выполнение силового ключа 2обеспечивает уменьшение динамическихпотерь. Выполнение схемы управлениясиловым ключом, содержащей две схемывыделения запирающих импульсов 37 и38, схему задержки 42, два усилительно-развязывающих узла 44 и 46 обеспечивает уменьшение коэффициента нагрузки по напряжению транзисторов мостового инвертора, 3 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразовательных устройствах для преобразования напряжения первичного источника в переменное5 напряжение регулируемой величины.Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения величины напряжения, прикладываемого к транзисторам мостового инвертора.На фиг. представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 принципиальная схема мостового инвер. тора и силового ключа; на фиг.З - 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 чены цепочки 10.1-10.4 для уменьшения динамических потерь, содержащие, например, соединенные последовательно конденсаторы 11.1-11.4 и диоды 12.1- 12.4, а также резисторы 13,1 - 13.4, включенные параллельно диодам 12.1- 12,4. 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 20.45Система 4 управления (фиг.1) содержит соединенные последовательно задающий генератор 21, фазорасщепитель 22, один из выходов 23 которого свяаан с входом первой схемы 24 вы 50 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 33и 34 через усилительно-раэвязывающиеблоки 35 и 36 к управляющим цепямтиристоров мостового инвертора 3.Блок управления силовым ключом 2(фиг.1) содержит две схемы 37 и 38выделения запирающих импульсов, входами подключенные к первым выходам29 и 30 схем 24 и 28 выделения управляющих импульсов, схему 39 совпадения,реализующую логическую операцию 2 И-НЕвходами 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 45схемы 42 задержки подключен к усилительно-развязывающему узлу 46, связанному с управляющим входом тиристора 14 силового ключа 2,Фаэорасщепитель 22, схемы 24 и 28выделения управляющих импульсов, усилительно-развязывающие блоки 31, 32,35, 36, 44 и 46, фазосдвигающий блок26, схемы 37 и 38 выделения запирающих импульсов и схема 42 задержкимогут выполняться известными средствами.Преобразователь работает следующим образом.Задающий генератор 21 системы 4управления формирует на выходе напряжение 47 (фиг.З), которое поступаетна вход фазорасщепителя 22. При этомна выходах 23 и 25 фазорасщепителяформируются импульсные напряжения48 и 49, поступающие с первых выходов 29 схемы 24 выделения управляющихимпульсов на вход усилительно-развязывающего блока 31, на выхолах которого формируется переменное напряжение 50 для управления транзисторами8.1 и 8.2. На вторых выходах 33 схемы 24 выделения управляющих импульсовформируются импульсы 51 и 52 управления усилительно-развяэывающим блоком35, на выходах которого формируетсяпеременное напряжение 53 для управления тиристорами 7.1 и 7.2, переднийфронт которого задержан относительнопереднего фронта импульсного напряжения 50 на величину 7Величина задержки 7, выбираетсятакой, чтобы проводивший ранее токтранзистор успел перейти иэ режиманасыщения 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 ихвключении, 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 большимвнутренним сопротивлением.В преобразователе с целью уменьшения напряжения на запертых транзисторах мостового инвертора обеспечивается такой режим работы тиристоров 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 момент4) 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 заряжаются510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 конденсаторы 11,1-11.4 цепочек поддерживается неизменным в течение веего 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 и 6.4 относительно моментов управления плечами6.1 и 62. С этой целью напряжение 49управления поступает на фаэосдвигающий блок, работа которого поясняется диаграммами 55 и 56. На выходе 27фазосдвигающего блока 26 формируетсянапряжение 57, задержанное относительно напряжения 48 на величину угларегулирования. На выходе усилительно-раэвязывающего блока 32 при этомформируется переменное напряжение 58управления транзисторами 8.3 и 8.4,а на выходах усилительно-развяэывающего блока 36 - переменное напряжение59 управления тиристорами 7,3 и 7.4,передний фронт которого задержан относительно переднего фронта импульсного напряжения 58 на величину 7В моменты выключения транзисторов(моменты Т и г.,) 8.3 и 8.4 с помощью силового ключа 2 на время 7 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 неболее 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 суправляющими входами транзистора 15силового ключа 2, а также на схемузадержки и с нее на усилительно-развязывающий узел 46, связанный с унравляющими входами тиристора 14 силового ключа 2,Введение задержки между моментомотпирания транзистора 15 и тиристора 14 позволяет свести до минимумавеличину динамических потерь в транзисторе 15 силового ключа 2 при еговключении либо транзистор 15 перехо137 2560 6зосдвигающий блок - с входом второй схемы выделения управляющих импуль 510 дит йз режима отсечки в режим насыщения при нулевом значении коллектор- ного токаВсе 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 фа 15 20 25 30 35 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 суправляющими цепями тиристоров мостового инвертора, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения величины напряжения, прикладываемого ктранзисторам мостового инвертора, впреобразователь введены цепочки дляуменьшения динамических потерь, силовой ключ, блок управления силовымключом, причем силовой ключ включенв цепь питания мостового инвертораи выполнен в виде последовательносоединенных тиристора и транзистора,и зашунтирован обратным диодом, цепочка для уменьшения динамических потерь включена параллельно транзисторукаждого плеча инвертора, блок управления силовым ключом содержит двесхемы выделения запирающих импульсов,входами подключенные к первым выходам схем выделения управляющих импульсов, схему совпадения 2 И-НЕ, входами подключенную к выходам схем выделения запирающих импульсов, схемузадержки, входом подключенную к выходу схемы 2 И-НЕ, а также два усилительно-развязывающих узла, один изкоторых подключен входом к выходусхемы 2 И-НЕ, а выходом к управляющимцепям транзистора силового ключа, авторой подключен к выходу схемы задержки, а выходом к управляющим цепям тиристора силового ключа..Петраш дак Подписи Тираж 665 Заказ 497/5 4/5 ФЮ 4 Я У 1 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д роизволственно-полиграфическое предприяти жгород, ул, Проектная, 4