PL173992B1 - Elektroniczny inwertor - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny inwertor z mostkiem zawierającym elementy półprzewodnikowe typu źródło-bramka-dren, w szczególności tranzystory polowe, a zwłaszcza tranzystory MOSFET lub IGBT, z ulepszonym obwodem pilotowania.

Sterowanie prędkości synchronicznych silników elektrycznych na prąd przemienny jednofazowy i wielofazowy używanych w nowoczesnym sprzęcie i automatyzacja odbywa się przez zmienianie częstotliwości prądu zasilającego. Zmianę taką można otrzymać przez inwertory, które są zdolne do przetwarzania napięcia sieci o stabilnej częstotliwości (zwykle 50 Hz lub 60 Hz) w napięcie o częstotliwości regulowanej w sposób ciągły, która może być w zakresie przykładowo od 1 Hz do kilkaset Hz.

Konwencjonalne inwertory używane do tego celu wykorzystywały tyrystory, które jednak stwarzały problem polegający na tym, że są bardzo wrażliwe na przebiegi przejściowe w zasilającym napięciu sieciowym lub wytwarzane w trakcie operacji przetwarzania i które mogą spowodować przepalenie bezpieczników albo przeciążenia.

Aby uniknąć tego problemu zamiast wyłączników tworzonych przez tyrystory zastosowano tranzystory mocy pracujące analogowo.

Ostatnio opracowane zostały inwertory, zwłaszcza o dużej skali integracji, wyposażone w tranzystory MOSFET lub tranzystory IGBT, znacznie różniące się od poprzednich tyrystorów lub tranzystorów mocy tym, że są to urządzenia sterujące raczej napięcie, a nie prąd, co było charakterystyczne dla dotychczasowych tranzystorów mocy itp. Tranzystory MOSFET (tranzystory polowe metal-tlenek-półprzewodnik) i tranzystory IGBT (tranzystory bipolarne z izolowaną bramką) są to tranzystory polowe, które mają zaciski: źródło, dren i bramkę i które mogą być używane do sterowania znacznej mocy przy minimalnym poborze mocy przez bramkę. Urządzenia te mogą być traktowane jako złożone z dwóch diod mających wspólną katodę lub anodę.

Doświadczenie z tranzystorami MOSFET w obwodach inwertorów wykazało, że tranzystory MOSFET nie nadają się do wyeliminowania problemu niepożądanego przełączania na skutek przejściowych napięć pasożytniczych w obwodzie, co powoduje niebezpieczeństwo przepalenia elementów elektronicznych lub bezpieczników.

173 992

Aby zasilać dane obciążenie zmienną częstotliwością f posiadając tylko jeden generator V napięcia prądu stałego, wystarczy przełączać przepływ prądu w obciążeniu z częstotliwością f.

Ta komutacja lub przełączanie musi odbywać się w ściśle ustalonych odstępach czasu, tak że dodatnia połówka okresu i wartość średnia natężenia prądu przemiennego płynącego w obciążeniu ma wartość zerową. W tym celu inwertor może być wykonany jako obwód mostkowy z przynajmniej dwiema gałęziami (dwie gałęzie w wypadku przetwornikajednofazowego i trzy gałęzie w wypadku przetwornika trójfazowego), przy czym każda gałąź ma dwa przełączniki w odpowiednich połówkach gałęzi obwodu mostka. Zaciski wyjściowe są dołączone pomiędzy przełącznikami gałęzi do obciążenia, a gałęzie te są dołączone w układzie mostka pomiędzy zaciskami prądu stałego obwodu prostownika.

Równoczesne zamknięcie dwóch przełączników w tej samej gałęzi powoduje zwarcie zasilacza poprzez tranzystory MOSFET lub IGBT i/lub bezpieczników, albo innych elementów w obwodzie zwarcia.

Kiedy stosuje się tranzystory MOSFET lub IGBT, tworzą one przełączniki w wymienionych gałęziach i konwencjonalny obwód inwertora będzie normalnie zawierać obwód prostownik- kondensator, wytwarzający na wyjściu prąd stały z prądu przemiennego z sieci zasilającej, diody do odzyskiwania energii i do zabezpieczania tranzystorów MOSFET przed niszczącymi napięciami przejściowymi, zespół sterowania kolejnego tranzystorów MOSFET oraz zasilacz potrzebny dla zespołu sterowania.

Ważne jest przy pilotowaniu tranzystorów MOSFET, aby odpowiednie obwody pilotujące tranzystorów MOSFET określonej gałęzi nie miały żadnego przewodu wspólnego dopóki dreny tranzystorów MOSFET mają różne poziomy napięcia.

Jednym z problemów związanych z pracą inwertorów z tranzystorami mocy MOSFET są fałszywe sygnały pilotujące spowodowane przez tranzystory, które są zastosowane w obwodzie zasilania, albo też sygnały generowane w obciążeniu.

Przebiegi przejściowe występujące w innych częściach układu, zwykle na jego elementach pojemnościowych, mogą być przenoszone na bramkę tranzystora MOSFET, wprowadzając go w stan przewodzenia, kiedy powinien być zatkany, co wpływa szkodliwie na przebieg przewodzenia w układzie. Dioda źródło-dren, stanowiąca część tranzystora MOSFET, zwykle nie zakłóca sekwencji działania, ponieważ jest to dioda działająca szybko.

Aby rozwiązać opisane powyżej problemy związane z inwertorami z tranzystorami MOSET, dotychczas trzeba było stosować skomplikowane obwody pilotujące, które często mogły kosztować 10-krotnie więcej niż sterowane tranzystory MOSFET.

Celem wynalazku było opracowanie ulepszonego układu sterowania inwertora na tranzystorach MOSFET lub IGBT dla uniknięcia opisanych wyżej wad.

Według wynalazku elektroniczny inwertor zawierający obwód prostowniczy posiadający wejście prądu przemiennego i wyjście prądu stałego; wiele gałęzi dołączonych do wymienionego wyjścia prądu stałego i zawierających dwa tranzystory polowe, które mają zaciski źródła, drenu i bramki, przy czym zaciski źródła i drenu dwóch tranzystorów polowych każdego ramienia są połączone szeregowo, a każde ramię ma wyjściowy zacisk RTS dołączony do obciążenia indukcyjnego dla prądu przemiennego w postaci silnika elektrycznego; środki synchronizacji dołączone do bramek tranzystorów polowych cyklicznie wprowadzające na przemian jeden z tych tranzystorów polowych każdego ramienia w stan przewodzenia, zasilając wymienione obciążenie prądem przemiennym; zabezpieczającą diodę mostkującą każdy z wymienionych tranzystorów polowych; charakteryzuje się tym, że posiada element sterowania prądu w postaci triaka lubtyrystora połączony szeregowo z odpowiednim zaciskiem wyjścia prądu stałego R, S, T oraz obwód pilotujący w bramce elementów sterowania.

Korzystnie, obwód pilotujący inwertora posiada elementy o niskiej czułości stanowiące sprzęgacze optyczne.

Obwód pilotujący wyzwala elementy sterowania prądu do stanu przewodzenia tranzystorów polowych, którym te elementy sterowania prądu są przydzielone reaguje z opóźnieniem na zainicjowanie przewodzenia odpowiedniego tranzystora polowego.

Obwód pilotujący w inwertorze według wynalazku ma elementy warunkowego wyzwalania elementu sterującego prądu, przyporządkowanego jednemu tranzystorowi polowemu jednej

173 992 gałęzi, podczas gdy tranzystor połowy drugiej gałęzi przyporządkowany drugiemu elementowi sterowania prądu jest w stanie przewodzenia.

Wymieniony obwód pilotujący ma potencjał wyzwalający wyższy od potencjału tranzystorów zabezpieczając obwód przed fałszywym wyzwalaniem wymienionych elementów sterowania prądu przez wymienione stany wyjściowe.

Elementy sterowania prądu są sytuowane pomiędzy zaciskiem dodatnim wymienionego wyjścia prądu stałego a odpowiednim tranzystorem polowym typu MOS.

W inwertorze według wynalazku tranzystory polowe są tranzystorami bipolarnymi z izolowaną bramką.

Tak więc, według wynalazku inwertor elektroniczny zawiera: obwód prostujący z wejściem prądu przemiennego i wyjściem prądu stałego; wiele gałęzi dołączonych do wyjścia prądu stałego i zawierających po dwa tranzystory polowe posiadające zaciski: źródło, dren i bramkę, przy czym zaciski źródła i drenu dwóch tranzystorów polowych każdej gałęzi są połączone szeregowo, a każda gałąź ma zacisk wyjściowy dołączony do obciążenia prądu przemiennego; środki synchronizacji dołączone do bramek tranzystorów polowych, aby cyklicznie na przemian wprowadzać jeden z tych tranzystorów polowych każdej gałęzi w stan przewodzenia, pobudzając przez to obciążenie prądem przemiennym; odpowiednią diodę ochronną mostkującą każdy z tranzystorów polowych; odpowiedni element sterowania prądowego z trygerowaniem w bramce połączony szeregowo z jednym z tranzystorów polowych każdej gałęzi i z odpowiednim zaciskiem wyjścia prądu stałego oraz przyporządkowany odpowiedniemu tranzystorowi polowemu; oraz obwód pilotujący dla tych elementów sterowania prądowego z trygerowaniem w bramce przeznaczony do trygerowania elementów sterowania prądowego do stanu przewodzenia cyklicznie tylko podczas żądanych interwałów przewodzenia tranzystorów polowych, którym te elementy sterowania prądowego są przypisane.

Według wynalazku obwód pilotujący dla tyrystorów lub triaków jest sprzężony z obwodem synchronizacji dla trygerowania elementów sterowania prądowego w odpowiedzi na inicjowanie przewodzenia tranzystorów polowych, które mogą być tranzystorami MOSFET lub IGBT.

Alternatywnie obwód pilotujący może reagować na inicjowanie przewodzenia odpowiednich tranzystorów polowych z opóźnieniem.

Przy jeszcze innej alternatywie, nazywanej tu sterowaniem warunkowym, obwód pilotowania zawiera środki trygerowania warunkowego uniemożliwiające trygerowanie elementu sterowania prądowego przyporządkowanego jednemu tranzystorowi polowemu jednej gałęzi, kiedy jakiś tranzystor połowy innej gałęzi przyporządkowany innemu elementowi sterowania jest przewodzący.

Aby uniknąć fałszywego trygerowania elementów sterowania prądowego, to znaczy bramki tyrystora lub triaka, obwód pilotujący może być skonstruowany tak, ze wymaga znacznego potencjału trygerowania.

Elementy sterowania prądowego mogą być usytuowane pomiędzy dodatnim zaciskiem wyjścia prądu stałego a odpowiednim tranzystorem MOSFET lub IGBT, to znaczy pomiędzy tak zwanym górnym tranzystorem MOSFET lub IGBT a wyjściem wysokiego poziomu obwodu prostownika-kondensatora.

Zasada działania wynalazku jest oczywiście bardzo prosta. W każdej gałęzi mostka tworzącego inwertor, szeregowo z dwoma tranzystorami MOSFET tworzącymi tę gałąź, pomiędzy źródłem zasilania +Vat a górnym tranzystorem MOSFET przewidziane jest dodatkowe urządzenie sterujące prąd, którym może być tyrystor lub triak. Za pomocą odpowiedniego układu trygerowanie dodatkowego urządzenia sterującego odbywa się tylko wtedy, gdy zamierzone jest również trygerowanie górnego tranzystora MOSFET w gałęzi, co w przeciwnym razie nie mogłoby się zdarzyć, ponieważ trygerowanie nie byłoby możliwe, gdyż ten tranzystor MOSFET nie jest bezpośrednio dołączony do +Vat. Biorąc pod uwagę to, że tyrystor lub triak wymaga znacznej mocy pilotowania w porównaniu z potrzebną do trygerowania tranzystora MOSFET lub IGBT, unika się niebezpieczeństwa fałszywego trygerowania górnego tranzystora MOSFET, kiedy pilotujący obwód logiczny inwertora nie przewiduje takiego trygerowania.

173 992

Wynalazek jest dokładniej opisany na podstawie rysunków, na których fig. 1 przedstawia schemat zasadniczy znanego inwertora elektronicznego na tranzystorach MOSFET, w którym pokazano wyjścia sterownika synchronizacji tranzystorów MOSFET połączone z obwodami sterowania tranzystorów MOSFET w systemie jednofazowym, fig. 2 - schemat zasadniczy układu podobnego jak na fig. 1 z inwertorem trójfazowym, gdzie dla uproszczenia wyjścia obwodów synchronizacji nie zostały dołączone do obwodów sterowania poszczególnych tranzystorów MOSFET, fig. 3 - szczegół jednej gałęzi mostka z tranzystorami MOSFET użytego w układach z fig. 1 i 2, dla objaśnienia problemów rozwiązanych przez wynalazek, fig. 4a i 4b schematy zasadnicze przedstawiające izolowanie obwodów synchronizacji dla tranzystorów MOSFET, fig. 5 - obwód równoważny tranzystora MOSFET również dla wyjaśnienia zasad działania przedmiotowego wynalazku, fig. 6a i 6b - schematy zasadnicze gałęzi inwertora zmodyfikowanego według wynalazku z zastosowaniem odpowiednio tyrystora i triaka, fig. 7 wykres przebiegów z pokazaniem sygnałów podawanych na bramkę tranzystora MOSFET dla tyrystora przykładowo w obwodzie z fig. 6a, fig. 8a i 8b - schematy równoważnych obwodów z pokazaniem tworzenia prądu wstecznego, aby utworzyć zabezpieczającą barierę potencjału uniemożliwiającą uruchomienie przez przebieg przejściowy tranzystorów MOSFET w inwertorze działającym według wynalazku, przy czym w układzie z fig. 8b zastosowano dodatkowo zewnętrzną diodę, fig. 9a i 9b - schematy przedstawiające warunki odcinania triaka, kiedy napięcie na nim spadnie do 1 V, fig. l0a i l0b - schematy zasadnicze pokazujące tyrystorowe i triakowe elementy ochronne w obwodach izolowanych optoelektronicznie według wynalazku, fig. 1 la i 11b - obwody tyrystorowych i triakowych układów ochronnych według wynalazku z zastosowaniem bezpośredniego sprzężenia poprzez dzielniki napięcia, fig. 12a i 12b - obwody z zastosowaniem tyrystorowych i triakowych elementów ochronnych ze sprzężeniem optoelektronicznym, fig. 13a i 13b - szczegóły układów z fig. 12a i 12b, a fig. 14 przedstawia schemat zasadniczy jednofazowego inwertora uniemożliwiającego fałszywe trygerowanie triaków zabezpieczających gałęzie mostka.

Figury 1 i 2 przedstawiają znane układy inwertorów odpowiednio dla obciążenia jednofazowego i obciążenia trójfazowego. Obciążenie jest dołączone odpowiednio do zacisków wyjściowych RS obwodów mostka lub do zacisków R, S, T. Obwód jednofazowy z fig. 1 zawiera dwie gałęzie mostka z tranzystorami MOSFET lub IGBT1, 2, 3, 4, których obwody źródło-dren są połączone szeregowo, przy czym zaciski wyjściowe R, S lub R, S, T są wyprowadzone pomiędzy dwoma tranzystorami MOSFET lub IGBT w poszczególnych gałęziach. Do przełączników 1, 2, 3, 4 dołączone są odpowiednie diody 5, 6, 7, 8 odzyskiwania energii, służące do zabezpieczania tranzystorów MOSFET lub IGBT przed przebiegami przejściowymi w odwrotnym kierunku. Obwody te zawierają obwody prostownikowe 9 z filtrowaniem za pomocą rezystora i kondensatora, dołączone do jednofazowej lub wielofazowej sieci prądu przemiennego dla przekształcania napięcia sieci w prąd stały o napięciu, które na zacisku +Vat poziomu wysokiego jest dodatnie względem zacisku poziomu niskiego oznaczonego dla +Vat jako 0 V.

Sterowany zespół 10 określa sekwencję trygerowania i odcinania tranzystorów MOSFET tworzących inwertor. Tranzystory MOSFET 1, 2, 3, 4 mają odpowiednie zespoły pilotujące 11, 12, 13, 14, które są konwencjonalne i tworzą sygnały potrzebne do sterowania tranzystorów MOSFET 1, 2, 3, 4 w odpowiedzi na sygnały z bloku 10.

Z napięcia zasilania +Vat źródło zasilania 28 wytwarza robocze napięcie stałe Vcc dla pracy obwodów sterowania i pilotowania.

Zasada działania inwertora z fig. 1 lub fig. 2 jest konwencjonalna. Tranzystory MOSFET 1 i 4 przewodzą równocześnie przez perteo^wę każdej fazy pi^^c^u dla prądu wyjściowego w obciążeniu, natomiast tranzystory MOSFET 3 i 2 przewodzą podczas drugiej połówki okresu, przy czym rytm przełączania określa częstotliwość cykli, a zatem prędkość silnika dołączonego odpowiednio do zacisków obciążenia RS i RST.

Na fig. 3 pokazano, że dwa obwody pilotujące 11 i 12 dla tranzystorów MOSFET 1 i 2 tworzących odpowiednią gałąź nie mają żadnego przewodu wspólnego, ponieważ oba dreny mają dwa różne poziomy napięcia. Napięcie pilotujące dla tranzystorów MOSFET muszą być izolowane, np. za pomocą obwodu izolującego pokazanego na fig. 4a i 4b. Na fig. 4a obwód izolujący zawiera transformator 50, którego uzwojenie pierwotne jest dołączone do obwodu

173 992 trygerowania 10, a uzwojenie wtórne zmostkowane przez kondensator 51 jest dołączone do bramki i źródła tranzystora MOSFET 1.

Na fig. 4b przedstawiono izolator optoelektroniczny.

Wzmacniacz 52, taki jak trioda czuła na sygnał świetlny, jest zestawiony z diodą elektroluminescencyjną 53, która otrzymuje swój sygnał wejściowy z obwodu synchronizacji 10 poprzez rezystor 54 i zaciski wejściowe 55. Wzmacniacz 52 może być mostkowany przez diodę 56 połączoną szeregowo z rezystorem 57 i zrównolegloną kondensatorem 58.

Tranzystory MOSFET każdej gałęzi są sterowane przez obwód synchronizacji 10 tak, aby przewodziły na przemian bez żadnej fazy równoczesnego przewodzenia, niezależniejak krótkiej, ponieważ nawet krótki czas równoczesnego przewodzenia spowodowałby zwarcie pomiędzy +Vat a 0 V i zniszczenie tranzystorów MOSFET.

Jak pokazano na fig. 5, obwód równoważny tranzystora MOSFET zawiera elementy pojemnościowe reprezentujące pojemności pomiędzy drenem a bramką, pomiędzy bramką a źródłem i pomiędzy drenem a źródłem. Rezystancja Rd reprezentuje wewnętrzną rezystancję obwodu pilotującego 11. Ze względu na obecność tych elementów pojemnościowych właściwych dla tranzystora MOSFET przebiegi przejściowe mogą powodować trygerowanie tranzystora MOSFET.

Na fig. 6a i 6b przedstawiono zmodyfikowany obwód z fig. 1 lub fig. 2 dla jednej gałęzi odpowiedniego mostka. Modyfikacja ta ma na celu usunięcie niebezpieczeństwa równoczesnego przewodzenia dwóch tranzystorów MOSFET w tej samej gałęzi. W obwodzie z fig. 6a tyrystor 15 jest włączony pomiędzy dren górnego tranzystora MOSFET 1 a zacisk wyższego potencjału zasilacza prądu stałego, mianowicie +Vat, przy czym bramka tego tyrystora jest trygerowana przez obwód pilotujący 16.

Na fig. 6b pomiędzy górnym tranzystorem MOSFET 1 a zaciskiem +Vat zastosowano triak 15’.

Aby trygerować tyrystor lub triak ze stanu zatkania (brak przewodzenia) do stanu przewodzenia normalnie potrzebny jest impuls napięciowy w zakresie 5-10 V z natężeniem prądu 10 mA pomiędzy bramką a katodą.

Jak pokazano nafig. 7, przed trygerowaniem tyrystora lub triaka pomiędzy bramkę a źródło tranzystora MOSFET musi być przyłożony sygnał Vgs (fig. 7), po którym natychmiast pomiędzy bramkę a katodę tyrystora 15 lub triaka 15’ przykładany jest sygnał Vgk, na skutek czego prąd Ids przepływa w obwodzie dren-źródło od zacisku +Vat do zacisku R wzbudzenia. Aby spowodować sygnał Vgs wewnętrzna rezystancja Rdon tranzystora MOSFET 1 pomiędzy drenem a źródłem maleje od nieskończoności do bardzo małych wartości rzędu milioma.

Podczas zatkania tyrystora 15 lub triaka 15’, kiedy obwód pilotujący 16 nie wysyła już sygnału Vgs, który staje się zerowy lub ujemny, rezystancja pomiędzy źródłem a drenem staje się znowu nieskończenie duża i przepływ prądu poprzez tranzystor MOSFET 1 zostaje przerwany. Przerwanie przepływu prądu przez tranzystor MOSFET powoduje również zakończenie przepływu prądu poprzez tyrystor lub triak, wygaszając go. Przywrócone jest zatem zabezpieczenie tranzystora MOSFET przed nieprawidłowym trygerowaniem.

Figura 8a przedstawia, jak mały prąd wsteczny może przepływać przez wewnętrzną diodę tranzystora MOSFET 1, przy czym prąd ten jest potrzebny dla zregenerowania bariery potencjału w tyrystorze 15 lub triaku 15’ i został pokazany dla triaka 15’. Jeżeli prąd wsteczny jest traktowany jako potencjalnie niebezpieczny dla tranzystora MOSFET, można zastosować zewnętrzną diodę 17 (fig. 8b) równolegle z wewnętrzną diodą tranzystora MOSFET.

Dioda 5 reprezentuje oczywiście diodę bocznikującą przewidzianą dla indukcyjnych obciążeń inwertora.

W fazie recyrkulacji prądu wstecznego na skutek indukcyjnego obciążenia spadek napięcia pomiędzy anodą a katodą diody 5 wynosi maksimum 0,7 V. Ponieważ triak 15’ ma w obwodzie spadek napięcia większy niż 1 V, zapewnione jest zatkanie triaka 15’ (patrz fig. 9a i 9b).

Przy pilotowaniu triaka lub tyrystora można według wynalazku zastosować trzy różne sposoby. Są one następujące:

- trygerowanie za pomocą zespołu pilotującego dla tranzystora MOSFET;

- opóźnione trygerowanie;

173 992

- warunkowe trygerowanie.

Aby opisać trygerowanie za pomocą zespołu pilotującego tranzystora MOSFET, należy nawiązać do fig. Da i 10b.

Sygnał z obwodu synchronizacji tranzystora MOSFET jest tu podawany poprzez rezystor 60 na diodę elektroluminescencyjną 61, która może trygerować obwód 62, jak to jest konwencjonalnie robione w izolatorach optoelektronicznych. Zespół 62 trygeruje oczywiście tyrystor 15 lub triak 15’. Rezystor 20 jest dołączony równolegle do wzmacniacza optycznego 62. Na fig. 12A i 12B pokazano inne rozwiązanie sprzężenia optoelektronicznego.

Dla trygerowania tyrystora lub triaka przez zespół synchronizacji tranzystora MOSFET można zastosować trzy różne rodzaje sprzężenia pomiędzy obwodem pilotującym 11 a bramką tyrystora 15 lub triaka 15’. Bezpośrednie sprzężenie może być zrealizowane za pomocą dzielnika napięcia złożonego z rezystora 63 i tranzystora 18 poprzez diodę 19, kiedy tranzystor 18 przewodzi, dioda 19 jest połączona z 0 V i tyrystor lub triak nie może być trygerowany. Kiedy tranzystor 18 jest zablokowany, bramka 15 jest jednak trygerowana przez +Vat poprzez tranzystor 18 i diodę 19 (fig. 11a i 11b). Może być wykorzystane sprzężenie mechaniczne z zastosowaniem obwodu transformatora, jak pokazano na fig. 4a.

Sprzężenie optoelektroniczne zostało już opisane. Modyfikacja pokazana na fig. 12a i 12b, zawierająca rezystor 20 połączony szeregowo z diodą Zenera 21, umożliwia, by napięcie na diodzie Zenera ładowało kondensator 221 było podawane na emiter sprzęgacza optoelektronicznego, mianowicie na diodę elektroluminescencyjną 23, która trygeruje tyrystor 15 lub triak 15’ do stanu przewodzenia.

Opóźnienie prądu w mostku 20, 21 i 22 jest pomijalnie małe. Fałszywe trygerowanie tranzystora MOSFET na skutek przebiegu przejściowego nie będzie powodować żadnego uszkodzenia drugiego tranzystora MOSFET w tej samej gałęzi mostka.

Obwody z fig. 13a i 13b zapewniają opóźnione trygerowanie. Bramka tyrystora 15 lub triaka 15’ jest pilotowana przez oscylator relaksacyjny 24 zasilany z +Vat poprzez rezystor 20. Oscylator ten działa jednak tylko wtedy, gdy tranzystor MOSFET 1 jest trygerowany, co może nastąpić przy obecności stanu przejściowego. Po otrzymaniu zasilania oscylator wytworzy jednak impuls zdolny do trygerowania tyrystora lub triaka tylko po upływie czasu Tr, który jest długi w porównaniu ze średnim czasem trwania stanu przejściowego.

Oscylator relaksacyjny może być zbudowany na diaku, tranzystorze jednozłączowym (UCT lub równoważnym obwodzie). Na fig. 14 pokazano układ warunkowego trygerowania nadający się do zastosowania z inwertorem jednofazowym z zastosowaniem obwodu, który uniemożliwia trygerowanie triaka 15’ lub 15 dlajednej gałęzi,kiedy górny tranzystor MOSFET drugiej gałęzi mostka przewodzi.

Inwertor działa dobrze, kiedy tranzystory MOSFET 1 i 4 lub 3 i 2 są automatycznie wprowadzane w stan przewodzenia. Tranzystor MOSFET 4 jest wprowadzany w stan przewodzenia przez sygnał pilotujący 14 z potencjałem 0V na zacisku S. Poprzez diodę 26’ irezystancję 27’ bramka triaka 15’ (którego katoda jest dołączona do +Vat) otrzymuje prąd, który nie powoduje trygerowania. Tylko wtedy, gdy przyłożone jest większe napięcie potrzebne dla trygerowania, triak staje się przewodzący.

Inwertora elektronicznego na tranzystorach MOSFET lub IGBT, według wynalazku jest stosunkowo tani i wysoce skuteczny, z możliwością wyeliminowania lub zminimalizowania fałszywego pobudzania tranzystorów MOSFET przez przebiegi przejściowe.

173 992

173 992

FIG. 2

173 992

FIG. 4 (a)

FIG. 4 (b)

173 992

FIG. 6 (b)

173 992

FIG. 8 (a)

F IG. 7

F IG. 8 (b)

173 992

FIG 10. (a )

FIG.9 (

FIG 10. (b )

173 992

FIG 11. (a )

FIG 11. (b )

173 992

FIG 12. (a )

FIG 12. (b )

173 992

FIG 13. (a )

FIG. 13 (b )

173 992

FIG. 14

173 992

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Elektroniczny inwertor zawierający obwód prostowniczy posiadający wejście prądu przemiennego i wyjście prądu stałego; wiele gałęzi dołączonych do wymienionego wyjściaprądu stałego i zawierających dwa tranzystory polowe, które mają zaciski źródła, drenu i bramki, przy czym zaciski źródła i drenu dwóch tranzystorów polowych każdego ramienia są połączone szeregowo, a każde ramię ma wyjściowy zacisk RTS dołączony do obciążenia indukcyjnego dla prądu przemiennego w postaci silnika elektrycznego; środki synchronizacji dołączone do bramek tranzystorów polowych cyklicznie wprowadzające na przemian jeden z tych tranzystorów polowych każdego ramienia w stan przewodzenia, zasilając wymienione obciążenie prądem przemiennym; zabezpieczającą diodę mostkującą każdy z wymienionych tranzystorów polowych, znamienny tym, że posiada element (15, 15') sterowania prądu w postaci triaka lub tyrystora połączony szeregowo z jednym z tranzystorów polowych (1) i z odpowiednim zaciskiem wyjścia prądu stałego R, S, T oraz obwód pilotujący (16) w bramce elementów (15,15')
2. 2. Inwertor według zastrz. 1, znamienny tym, że obwód pilotujący (16) zawiera elementy o niskiej czułości.
3. 3. Inwertor według zastrz. 2, znamienny tym, że elementy o niskiej czułości stanowią sprzęgacze optyczne.