Мостовой преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 337 ж 4 Н 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 754616, кл. Н 02 М 7/537, 1979.Авторское свидетельство СССР Ф 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 вьиигания предохранителя той пары ,ключей, проводящее состояние которых обеспечивает протекание тока в первичной обмотке силового трансформатоИ ра в направлении, противоположномнаправлению тока, протекавшего привьютгании предохранителей. Преобразователь содержит ключи 1-4, тиристоры 9, 10, силовой трансформатор 13,трансФорматор тока 22, узел управления 23, включающий в себя задаюцийгенератор, триггер, логические элементы, Формирователи управляющих импульсов. Введены оптопары 15, 16,з узел управления 23 введены логические элементы и триггер. При отказ:транзистора на выходных обмотках 27,28 трансформатора тока 22 появляется напряжение, ключи 1-4 закрываютсяи открывается один из тиристоров 9,10, образуя цепь для выжигания пре -дохранителя в цепи отказавшего транзистора. После перегорания предохранителя работа устройства восстанавливается при устранении перегрузки ключей 1-4. 3 ил,Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке мощных источников электропитания.Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем первоначального открытия после выжиганияпредохранителя той пары ключей, проводящее состояние которых обеспечива Оет протекание тока н первичной обмотке силового трансформатора в направлении, противоположном направлениютока, протекавшего при выжигании предохранителей. 15На фиг. 1 принедена электрическаясхема предлагаемого мостового преобразователя постоянного напряжения;на фиг. 2 - электрическая схема уз"ла управления; на фиг. 3 - временныедиаграммы, поясняющие Его работу (ин"дексы при переменных соответствуютномеру элемента схемы, приведеннойна фиг. 2),.Мостовой преобразователь постоянно25го напряжения содержит полупроводниковые ключи 1-4, каждый из которыхсостоит из параллельно соединенныхтранзисторов 5 с предохранителями 6,включенными и их коллекторные цепи,и токовьравнивающими элементами 7и 8, дна последовательно соединенныхтиристора 9 и 10, подключенных к входным выводам через дроссель 11, шунтированный диодом 12, Первичная обмотка 35силового трансформатора 13 среднимвыводом соединена через токоограничивающий резистор 14 с точкой соединения тиристоров 9 и 10, а крайними выводами подключенак диагонали переменного тока мостового преобразователя.Излучающие элементы оптопар 15 и 16соединены встречно-параллельно и че"рез дополнительный резистор 17 подключены параллельно токоограничивающему резистору 14. Первичные обмотки 18-21 трансформатора 22 тока включены последовательно с полупроводниковыми ключами 14. Узел 23 управления содержит логический элемент 4 ИЛИ 5024, входы которого соединены с фотодиодами оптопар 15 и 16 и через согласующие цепи 25 и 26 с вторичными обмотками 27 и 28 трансформатора 22тока. Выход логического элемента 554 ИЛИ 24 подключен к первому входу ичерез элемент 29 задержки к второмувходу логического элемента 2 ИЛИ 30,выходом соединенного с К-входом триггера 31, На 0-вход триггера 31 подан сигнал "1", а С-вход через логический элемент НЕ 32 соединен с выходом задающего генератора 33, Счетный вход триггера 34 соединен с выходом логического элемента 2 И 35, входы которого соединены с выходами задающего генератора 33 и триггера 31. Управляющие входы ключей 1-4 подключены через цепи 36 и 37 гальванической развязки и логические элементы 2 И 38 и 39 к выходам логических элементов 9 и 10 через Формирователи 40 и 41 управляюших импульсон, лопключенные к выходам логических элементов 2 ИИЛИ 42 и 43, входы которых соединены с выходами согласующих цепей 25 и 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 коммутация диагонально противоположных ключей 1, 3 и 2, 4, Переменный ток, протекающий через встречно соединенные первичные обмотки 18, 21 и 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 2 ИИЛИ 42 и 43 сигнал соответствует "0", тиристоры 9 и 10 закрыты. На выходе триггера 31 сигнал соответствует "1", разрешающей прохождение выходных импульсов задающего генератора 39 на вход триггера 34 и выходных сигналов триг: гера 34 на входы цепей 36 и 37 гальванической развязки.Выход из строя транзисторон мостового преобразователя происходит в момент их коммутации илй в закрытом состоянии, так как в этих состояниях на них воздействует максимальный уровень коммутируемой импульсной мощности и напряжения, при этом происходит короткое замыкание перехода коллектор - эмиттер.Предположим, что в момент о,когда 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: плюсовая входная клемма - дросссель 11 - обмотка 19 ключ 2 - первичная обмотка силового5 трансформатора 13 - ключ 4 - обмотка 20 - минусовая входная клемма, соответствует нормальному режиму работы мостового преобразователя. 10Второй 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 ре20 жиму, а во втором контуре обмотки 18 и 20 включены согласно, поэтому на вторичных обмотках 27 и 28 появляется напряжение. На вькоде согласующей цепи 26 появляется сигнал, соответст вукяций "1", что приводит к появлению единичного сигнала на К-входе триггера 31, на выходе которого устанавливается "0". Нулевой сигнал на входе логического элемента 2 И 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 2 И 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 ( триггера 34 приводят к появлению "1" на выходе логического элемента 2 ИИЛИ 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 секция50 первичной обмотки силового трансформатора 13 - резистор 14 - тиристор 10 - минусовая входная клемма. Направ" ление тока показано на Фиг. 1 стрелкой.На время задержки закрытия ключей 2 и 4 нарастание тока ограничивается дросселем 11, а затем силовым трансФорматором 13, После насыщения транс 138 4 форматора 13 ток в контуре ограниченреэисторсм 14, При этом сигналы наодном из входов и соответственно навыходе логического элемента 4 ИЛИ 24соответствуют "1", так как открыт фотодиод оптопры 16. После перегорания предохранителя б, которое длится единицы - десятки миллисекунд и составляет десятки - сотни периодов преобразования, в моментток в контуре прекращается, прекращается также и ток в светодиоде опто- пары 16, на вькоде логического элемента 4 ИЛИ 24 устанавливается "0". С задержкой, необходимой длч надежного закрывания тиристора 1 О и определя. емой элементом 29, в момент С на выходе элемента 2 ИЛИ 30 также устанавливается ОПо Фронту спада импульса задающего генератора 33 в момент 1; триггер 31 переключается в "1", что ведет к разрешению прохождения вькодньк 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 выжигании предохранителя. На вькаде логического элемента 2 И 35 с момента времени й 4 появляются тактовые импульсы и нормальная работа. устройства восстанавливается, Так как длительность тактового импульса составляет незначительную часть полупериода, интервал времени С-С 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 обес" печивается большая надежность, так как исключается перегрузка транзисторов ключей при восстановлении работы устройства после выгорания предохранителей. Формула изобретения Мостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий полупро7138 Сигналы Режим работы 34 Я 34/Я 42 43 27 28 О О О О О 1 1 О . О 1 Нормальная работа Отказ 4 Отказ 2 Отказ 1 Отказ 3 О 1 О 5водниковые ключи каждый из которых состоит из И 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 2 И 2 ИЛИ, выходы когорых 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьпвения надежности, в него введены первая и вторая опто пары, излучающие элементы которых соединены встречно-параллельно и через дополнительный резистор подключены параллельно токоограничивающему резистору, в узел управления введены первый, второй и третий логические элементы 2 И, второй триггер и логические элементы 4 ИЛИ, 2 ИЛИ, НЕ, при этом входы логического элемента 4 ИЛИ соединены с выходами согласующих цепей и фотодиодами оптопар, а выход подключен к первому входу и через элемент задержки к второму входу эле= мента 2 ИЛИ, выходом подключенного к К-входу второго триггера, на Э-вход которого подан сигнал логической единицы, а С-вход через логический элемент НЕ подключен к выходу задающего 20 генератора, счетный вход первого триггера соединен с выходом первого логического элемента 2 И, входы которого подключены к выходам задающего генератора и второго триггера, выходы вто Ь рого и третьего логических элементов2 И подключены к управляющим входам ключей преобразователя через цепи гальванической развязки,а входы соединены с выходами первого и второго триггеров1417138 орректор Л. Патай акто Заказ 4075/54 . Тираж ВНИИПИ Госудаписно по делам и13035, Москва,роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Уж д, ул. Проектная,я/1 УдСоставитель И, НикитинЛежнина Техред Л.Олийнык 665 Порственного комитета СССРзобретений и открытийЖ, Рауцская нгб., д.