RU2168825C1 - Bridge-type single-phase transistor inverter - Google Patents

Bridge-type single-phase transistor inverter Download PDF

Info

Publication number
RU2168825C1
RU2168825C1 RU2000100893A RU2000100893A RU2168825C1 RU 2168825 C1 RU2168825 C1 RU 2168825C1 RU 2000100893 A RU2000100893 A RU 2000100893A RU 2000100893 A RU2000100893 A RU 2000100893A RU 2168825 C1 RU2168825 C1 RU 2168825C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inverter
winding
bridge transistor
transformer
diagonal
Prior art date
Application number
RU2000100893A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Г. Сторожик
Л.Т. Магазинник
Г.Г. Магазинник
Original Assignee
Ульяновский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ульяновский государственный технический университет filed Critical Ульяновский государственный технический университет
Priority to RU2000100893A priority Critical patent/RU2168825C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2168825C1 publication Critical patent/RU2168825C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: off-line bridge-type inverters for various secondary power supplies. SUBSTANCE: inverter has transistors, power supply with ripple capacitor at its output, load, mainly of transformer type, connected across diagonally opposite ac terminals of inverter through capacitor, load current sensor, and control system depending for its operation on negative feedback. Novelty is that through-current sensor in the form of saturable transformer is introduced in inverter circuit. Transformer has three similar primary windings and one secondary winding. One primary winding is inserted between like-polarity poles of power supply and diagonally opposite dc terminal leads of inverter. Two remaining primary windings differentially connected to first one are inserted in bridge-type transistor inverter arms having common point with one of diagonally opposite ac terminal leads of this inverter. One of mentioned windings is connected between plus of diagonally opposite dc terminals of inverter and collector of respective transistor; other winding is inserted between minus of diagonally opposite dc terminals of inverter and emitter of respectivetransistor. EFFECT: improved reliability of inverter. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к автономным однофазным инверторам, и могут применяться в различных вторичных источниках питания, например в электросварочных аппаратах, однофазных плазмотронах и т.п. The present invention relates to the field of electrical engineering, namely to autonomous single-phase inverters, and can be used in various secondary power sources, for example, in electric welding machines, single-phase plasmatrons, etc.

Известны однофазные мостовые транзисторные инверторы, содержащие в силовой части транзисторный мост, шунтированный обратным диодным мостом и подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания, а диагональю переменного тока к нагрузке (см. "Transpoket" - Австрия, Каталог 1995-96 гг., "Castolin GmbH" - Германия, "Kraftzwerg" 1994-96 гг., "ДС200 А1-Технотрон" - Россия, "Invertec" V-130-S-Lincoln-CШA). Для уменьшения скорости нарастания тока в аварийных ситуациях между источником питания и транзисторным инвертором обычно включают последовательно дроссель, шунтированный обратным диодом, а параллельно источнику питания включают сглаживающий конденсатор. Инверторы в вышеперечисленных установках содержат также датчики тока нагрузки и датчики потребляемого инвертором тока. Перечисленные датчики обеспечивают срабатывание защиты при токах нагрузки и сквозных токах, превышающих допустимое значение. Known single-phase bridge transistor inverters containing a transistor bridge in the power section, shunted by a reverse diode bridge and connected by a diagonal of direct current to a power source, and by a diagonal of alternating current to a load (see "Transpoket" - Austria, Catalog 1995-96, "Castolin" GmbH "- Germany," Kraftzwerg "1994-96," DS200 A1-Technotron "- Russia," Invertec "V-130-S-Lincoln-USA.) To reduce the slew rate in emergency situations between the power source and the transistor inverter, a choke shunted by a reverse diode is usually connected in series, and a smoothing capacitor is connected in parallel with the power source. Inverters in the above installations also contain load current sensors and sensors of current consumed by the inverter. The listed sensors provide protection operation at load currents and through currents exceeding the permissible value.

Известен сетевой блок (см. свидетельство на полезную модель N 3514, 1995 г. ), где в качестве датчика тока, потребляемого инвертором, использован датчик Холла, сигнал с выхода которого приводит к отключению установки, если сумма тока нагрузки и сквозного тока превысит допустимое значение. A network unit is known (see certificate for utility model N 3514, 1995), where a Hall sensor is used as the current sensor consumed by the inverter, the output signal of which leads to the unit shutdown if the sum of the load current and the through current exceeds the permissible value .

В сварочных аппаратах инверторного типа фирмы "Veriverter" (Финляндия) контроль сквозных токов осуществлен параметрическими датчиками индуктивного типа, устанавливаемыми в контролируемых плечах однотактного инвертора. Выходы этих датчиков через систему управления и защиты действуют на отключение установки. In welding machines of the inverter type of the Veriverter company (Finland), the control of through currents is carried out by parametric sensors of the inductive type installed in the monitored arms of the single-cycle inverter. The outputs of these sensors through the control and protection system act to shut down the installation.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится следующее:
- датчики Холла сложны в калибровке и требуют усиления сигнала, что усложняет устройство;
- известные параметрические индуктивные датчики требуют автономных источников высокой частоты, также усложняющих устройство;
- как генераторные, так и параметрические известные датчики сами по себе не ограничивают ток, а лишь воздействуют на систему управления и защиты, имеющую собственное время срабатывания, что, особенно при высокой крутизне нарастания тока, характерной для сквозных коротких замыканий, не обеспечивает достаточно надежной защиты.
The reasons that impede the achievement of the following technical result include the following:
- Hall sensors are difficult to calibrate and require signal amplification, which complicates the device;
- known parametric inductive sensors require autonomous sources of high frequency, also complicating the device;
- both generator and parametric known sensors do not in themselves limit the current, but only act on the control and protection system, which has its own response time, which, especially with the high steepness of the current rise characteristic of through short circuits, does not provide sufficiently reliable protection .

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является "Вторичный источник питания" (см. патент N 2131640 авторов Магазинника Г.Г., Шингарова В.П., Магазинника Л.Т. БИ N 16, 1999), у которого к источнику постоянного тока подключен однофазный мостовой транзисторный инвертор с трансформаторной нагрузкой. Для исключения постоянной составляющей в нагрузке последовательно с ней включен конденсатор. Упомянутый вторичный источник питания принимается за прототип. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a "Secondary power source" (see patent N 2131640 of the authors G.G. Storekina, V.P. Shingarova, L.T. BI store No. 16, 1999), which a single-phase bridge transistor inverter with a transformer load is connected to a DC source. To eliminate the DC component in the load, a capacitor is connected in series with it. Mentioned secondary power source is taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании как перечисленных выше аналогов, так и прототипа, относится то, что в известном устройстве недостаточно надежна защита от сквозных токов однофазного мостового транзисторного инвертора. Упрощенная схема прототипа приведена на фиг. 1 и содержит в силовой части однофазный мостовой транзисторный инвертор включающий транзисторы 1, 2, 3, 4, шунтированный обратным диодным мостом с диодами 5, 6, 7, 8 и подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания со сглаживающим конденсатором 9 на выходе, а диагональю переменного тока к трансформаторной нагрузке 10 через конденсатор 11. Датчик тока 12, включаемый в цепь нагрузки, связан с системой управления 13 по принципу отрицательной обратной связи. Датчик общего тока инвертора 14 обеспечивает отключение инвертора как при недопустимых перегрузках, так и при сквозных коротких замыканиях. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using both the above analogues and the prototype include the fact that the known device has insufficient protection against the through currents of a single-phase bridge transistor inverter. A simplified prototype diagram is shown in FIG. 1 and contains in the power part a single-phase bridge transistor inverter including transistors 1, 2, 3, 4, shunted by a reverse diode bridge with diodes 5, 6, 7, 8 and connected by a direct current diagonal to a power source with a smoothing capacitor 9 at the output, and a diagonal alternating current to the transformer load 10 through the capacitor 11. The current sensor 12 included in the load circuit is connected to the control system 13 according to the principle of negative feedback. The total current sensor of the inverter 14 provides inverter shutdown both during unacceptable overloads and through short circuits.

Достоинством прототипа по сравнению с аналогами является отсутствие постоянной составляющей в первичной цепи нагрузки на любых частотах работы инвертора, что позволяет эффективно использовать однофазную мостовую схему инвертора с трансформаторной нагрузкой. The advantage of the prototype in comparison with analogues is the lack of a constant component in the primary load circuit at any frequency of the inverter, which allows the efficient use of a single-phase bridge circuit of the inverter with transformer load.

Технический результат - повышение надежности однофазного мостового транзисторного инвертора. EFFECT: increased reliability of a single-phase bridge transistor inverter.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство содержит транзисторы, источник питания со сглаживающим конденсатором на выходе, нагрузку, преимущественно трансформаторного типа, подключенную через конденсатор к диагонали переменного тока упомянутого однофазного мостового транзисторного инвертора, а также содержит датчик тока нагрузки, соединенный выходом с системой управления и защиты по принципу отрицательной обратной связи. Особенностью является то, что однофазный мостовой транзисторный инвертор снабжен датчиком сквозных токов, выполненным в виде четырехобмоточного насыщающегося трансформатора с тремя одинаковыми первичными и одной вторичной обмотками, причем первая первичная обмотка четырехобмоточного насыщающегося трансформатора включена последовательно между одним из полюсов источника питания и одноименным выводом диагонали постоянного тока однофазного мостового транзисторного инвертора, две другие первичные обмотки, встречно включенные по отношению к первой, включены в два плеча однофазного мостового транзисторного инвертора, имеющие общую точку с одним из выводов диагонали переменного тока этого однофазного мостового транзисторного инвертора, причем одна из упомянутых двух первичных обмоток включена между плюсовым выводом диагонали постоянного тока однофазного мостового транзисторного инвертора и коллектором соответствующего транзистора, другая первичная обмотка включена между минусовым выводом диагонали постоянного тока этого мостового транзисторного инвертора и эмиттером соответствующего транзистора, а вторичная обмотка четырехобмоточного насыщающегося трансформатора подключена к соответствующему входу системы управления и защиты. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the known device contains transistors, a power source with a smoothing capacitor at the output, a load, mainly of a transformer type, connected through a capacitor to the AC diagonal of the aforementioned single-phase bridge transistor inverter, and also contains a load current sensor connected output with a control and protection system based on the principle of negative feedback. The peculiarity is that the single-phase bridge transistor inverter is equipped with a through-current sensor made in the form of a four-winding saturable transformer with three identical primary and one secondary windings, the first primary winding of a four-winding saturable transformer connected in series between one of the poles of the power source and the same output of the DC diagonal single-phase bridge transistor inverter, two other primary windings, counterclockwise connected from Solutions to the first one are included in two arms of a single-phase bridge transistor inverter, having a common point with one of the terminals of the diagonal of the alternating current of this single-phase bridge transistor inverter, one of the two primary windings being connected between the positive terminal of the diagonal of the direct current of the single-phase bridge transistor inverter and the collector of the corresponding a transistor, another primary winding is connected between the negative terminal of the DC diagonal of this bridge transistor inverter and the emitter of the corresponding transistor, and the secondary winding of the four-winding saturable transformer is connected to the corresponding input of the control and protection system.

Это позволило осуществить превентивную защиту однофазного мостового транзисторного инвертора от сквозных токов и, тем самым, значительно повысить надежность устройства в целом. This allowed the preventive protection of a single-phase bridge transistor inverter from through currents and, thereby, significantly improve the reliability of the device as a whole.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одноименным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и прочее);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов:
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.
Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty." To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- addition of a known product by any known part (s) attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;
- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part (element) of the product with the same exception due to its function and the achievement of the usual result for such an exception (simplification, reduction of mass, dimensions, material consumption, increased reliability, etc.);
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements:
- the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- creating a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей и закономерностей. The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship, or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется фиг. 2, на которой представлена схема однофазного мостового транзисторного инвертора. The invention is illustrated in FIG. 2, which shows a diagram of a single-phase bridge transistor inverter.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result are as follows.

Устройство (фиг. 2) содержит в силовой части однофазный мостовой транзисторный инвертор, включающий транзисторы 1, 2, 3, 4, шунтированный обратными диодами 5, 6, 7, 8, источник постоянного напряжения со сглаживающим конденсатором 9 на выходе. В диагональ переменного тока однофазного мостового транзисторного инвертора, включена нагрузка 10, преимущественно трансформаторного типа. Причем последовательно с нагрузкой в эту диагональ включен конденсатор 11 и датчик тока 12. Схема содержит также датчик сквозных токов, выполненный в виде насыщающегося четырехобмоточного трансформатора 13 стремя одинаковыми первичными обмотками 14, 15, 16 и вторичной обмоткой 17. Первая первичная обмотка 14 включена между одним из полюсов источника питания и одноименным выводом диагонали постоянного тока однофазного мостового транзисторного инвертора, а первичные обмотки 15 и16 включены встречно по отношению к обмотке 14. При этом первичная обмотка 15 включена между плюсовым выводом диагонали постоянного тока однофазного мостового транзисторного инвертора и коллектором транзистора 1, объединенным с катодом обратного диода 5. Первичная обмотка 16 включена между минусовым выводом диагонали питания однофазного мостового транзисторного инвертора и эмиттером транзистора 3, объединенного с анодом шунтирующего обратного диода 7. Выход датчика тока 12 и вторичная обмотка 17 четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13 подключены к соответствующим входам системы защиты и управления 18. The device (Fig. 2) contains in the power part a single-phase bridge transistor inverter, including transistors 1, 2, 3, 4, shunted by reverse diodes 5, 6, 7, 8, a constant voltage source with a smoothing capacitor 9 at the output. In the diagonal of the alternating current of a single-phase bridge transistor inverter, a load of 10, mainly a transformer type, is included. Moreover, a capacitor 11 and a current sensor 12 are connected in series with the load in this diagonal. The circuit also contains a through-current sensor made in the form of a saturable four-winding transformer 13 with the same primary windings 14, 15, 16 and the secondary winding 17. The first primary winding 14 is connected between one from the poles of the power source and the same-name output of the DC diagonal of a single-phase bridge transistor inverter, and the primary windings 15 and 16 are turned on counter to the winding 14. In this case, the primary A current 15 is connected between the positive terminal of the DC diagonal of a single-phase bridge transistor inverter and the collector of transistor 1 combined with the cathode of the inverse diode 5. The primary winding 16 is connected between the negative terminal of the power diagonal of a single-phase bridge transistor inverter and the emitter of transistor 3, combined with the anode of the shunt reverse diode 7 The output of the current sensor 12 and the secondary winding 17 of the four-winding saturable transformer 13 are connected to the corresponding inputs of the protection system and control Ia 18.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

В нормальном режиме работы, т.е. при отсутствии сквозных токов, работа инвертора ничем не отличается от работы известных однофазных мостовых транзисторных инверторов. Пусть, например, в первый такт работы инвертора включены диагональные транзисторы 1 и 2. Тогда ток от плюса источника питания протекает по цепи: обмотки 14 и 15 четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13, транзистор 1, конденсатор 11, датчик тока 12 нагрузки 10, транзистор 2, минус источника питания. Поскольку первичные обмотки 14 и 15 включены встречно и имеют одинаковое число витков, они образуют бифилляр, т. е. их суммарный поток равен нулю. In normal operation, i.e. in the absence of through currents, the inverter operation is no different from the operation of the known single-phase bridge transistor inverters. Let, for example, diagonal transistors 1 and 2 are included in the first cycle of the inverter operation. Then the current from the plus of the power source flows along the circuit: windings 14 and 15 of the four-winding saturable transformer 13, transistor 1, capacitor 11, current sensor 12 of load 10, transistor 2, minus the power source. Since the primary windings 14 and 15 are turned on in the opposite direction and have the same number of turns, they form a bifillary, i.e., their total flux is zero.

Таким образом, индуктивность четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13 в цепи тока однофазного мостового транзисторного инвертора равна нулю, а резистивное сопротивление его обмоток пренебрежимо мало. В следующем такте работы инвертора включены транзисторы 4 и 3 и ток от плюса источника питания проходит через первую первичную обмотку 14, транзистор 4, нагрузку 10, датчик тока 12, конденсатор 11, транзистор 3, первичную обмотку 16, минус источника питания. Снова в цепи тока инвертора оказываются две бифиллярно включенные первичные обмотки 14 и 16 четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13 с общим нулевым импедансом. Заметим, что в переходных режимах, например, при спаде тока в нагрузке 10 реактивная энергия, запасенная в нагрузке, разряжается в сглаживающий конденсатор 9 также всегда через две обмотки четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13: либо через 14 и 15, либо через 14 и 16, образующие бифилляр. Очевидно, что в рассмотренных случаях ЭДС вторичной обмотки 17 равна нулю. Thus, the inductance of the four-winding saturable transformer 13 in the current circuit of a single-phase bridge transistor inverter is zero, and the resistive resistance of its windings is negligible. In the next cycle of the inverter, transistors 4 and 3 are turned on and the current from the plus of the power source passes through the first primary winding 14, transistor 4, load 10, current sensor 12, capacitor 11, transistor 3, primary winding 16, minus the power source. Again, in the inverter current circuit, there are two bifillarily switched on primary windings 14 and 16 of a four-winding saturable transformer 13 with a common zero impedance. Note that in transient conditions, for example, when the current in load 10 drops, the reactive energy stored in the load is discharged into the smoothing capacitor 9 also always through two windings of the four-winding saturable transformer 13: either through 14 and 15, or through 14 and 16, forming bifillary. It is obvious that in the cases considered, the EMF of the secondary winding 17 is zero.

Известно, что при сбоях в системе управления, увеличении времени запирания транзисторов из-за, например, нагрева, недостаточной паузы при переключении диагональных транзисторов моста и т.п. причин может произойти сквозное короткое замыкание через последовательно включенные транзисторы в двух или сразу в четырех плечах. Эта авария является наиболее тяжелой, так как ток замыкается, минуя нагрузку. Для уменьшения скорости нарастания сквозного тока di/dt последовательно в цепь источника питания включают дроссель, шунтированный обратным диодом. Однако существенное уменьшение di/dt отрицательно сказывается на динамике устройства, увеличиваются также габариты упомянутого дросселя. В то же время при больших di/dt ток аварийного отключения может достичь недопустимой величины, так как в известных устройствах защита приходит в действие уже после достижения током предельно допустимой величины и запаздывает на собственное время срабатывания. It is known that in case of malfunctions in the control system, an increase in the turn-off time of transistors due to, for example, heating, insufficient pause when switching diagonal bridge transistors, etc. reasons, an end-to-end short circuit through series-connected transistors in two or four shoulders at once can occur. This accident is the most severe, as the current closes, bypassing the load. To reduce the slew rate of the through current di / dt, a choke shunted by a reverse diode is connected in series to the power supply circuit. However, a significant decrease in di / dt negatively affects the dynamics of the device, the dimensions of the mentioned inductor also increase. At the same time, at large di / dt, the emergency shutdown current can reach an unacceptable value, since in known devices the protection comes into effect after the current reaches the maximum permissible value and is delayed by its own operating time.

В предлагаемом изобретении при появлении сквозного тока схема функционирует следующим образом. In the present invention, when a through current occurs, the circuit operates as follows.

Если, например, одновременно отпираются транзисторы 1 и 3, ток проходит через первичные обмотки 14, 15, 16. Создается нескомпенсированный магнитный поток, и вторичная обмотка 17 выдает сигнал в систему защиты и управления 18. При этом сквозной ток не может быть выше тока намагничивания четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13, т.е. пренебрежимо мал и безопасен для транзисторов инвертора. If, for example, transistors 1 and 3 are simultaneously turned on, the current passes through the primary windings 14, 15, 16. An uncompensated magnetic flux is created, and the secondary winding 17 gives a signal to the protection and control system 18. In this case, the through current cannot be higher than the magnetization current four-winding saturable transformer 13, i.e. negligible and safe for inverter transistors.

Четырехобмоточный насыщающийся трансформатор 13 рассчитывается, исходя из времени насыщения чуть большего, чем время восстановления запирающих свойств транзисторов инвертора. В этом случае, если сбой системы и появление сквозного тока носят случайный характер, а длительность сквозного тока меньше времени восстановления запирающих свойств транзисторов инвертора, сквозной ток будет ограничен на уровне тока намагничивания четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13. При увеличении длительности импульсов сквозного тока сигналом с вторичной обмотки 17 четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13, действующим на систему защиты и управления 18, установка отключается. The four-winding saturable transformer 13 is calculated based on a saturation time slightly larger than the recovery time of the locking properties of the inverter transistors. In this case, if the system failure and the appearance of the through current are random and the duration of the through current is less than the recovery time of the locking properties of the inverter transistors, the through current will be limited at the level of the magnetizing current of the four-winding saturable transformer 13. With an increase in the duration of the through current pulses, the signal from the secondary winding 17 four-winding saturable transformer 13, acting on the protection and control system 18, the installation is turned off.

Важно отметить, что команда на отключение происходит при практически нулевом сквозном токе, т.е. превентивно, а сигнал отключения, т.е. напряжение вторичной обмотки 17, определяется лишь коэффициентом трансформации и не требует усиления. It is important to note that the shutdown command occurs at almost zero through current, i.e. preventively, and the trip signal, i.e. the voltage of the secondary winding 17 is determined only by the transformation coefficient and does not require amplification.

При сквозном токе через транзисторы 2, 4 схема работает аналогично вышеописанному. Наконец, при одновременном сквозном токе в обеих ветвях однофазного мостового транзисторного инвертора также неизбежно появление некомпенсированного потока в четырехобмоточном насыщающемся трансформаторе 13, так как идеальное деление тока пополам в ветвях однофазного мостового транзисторного инвертора практически невозможно. With a through current through transistors 2, 4, the circuit works similarly to the above. Finally, with a simultaneous through current in both branches of a single-phase bridge transistor inverter, the appearance of an uncompensated flow in a four-winding saturable transformer 13 is also inevitable, since it is almost impossible to split the current in half in the branches of a single-phase bridge transistor inverter.

Габариты четырехобмоточного насыщающегося трансформатора 13 в долях от габаритов трансформатора нагрузки 10 составляют примерно t/0,5T, где t - время восстановления запирающих свойств транзисторов инвертора, а Т - период напряжения инвертора. The dimensions of the four-winding saturable transformer 13 in fractions of the dimensions of the load transformer 10 are approximately t / 0.5T, where t is the recovery time of the locking properties of the inverter transistors, and T is the inverter voltage period.

Например, при t = 1 мкс и частоте 50 кГц t/0,5T = 0,1. При меньших t четырехобмоточный насыщающийся трансформатор 13 будет еще меньше. Таким образом, указанный выше технический результат достигается простыми средствами. При этом отпадает необходимость в датчике общего тока инвертора и других каких-либо датчиках сквозного тока. For example, at t = 1 μs and a frequency of 50 kHz, t / 0.5T = 0.1. At lower t, the four-winding saturable transformer 13 will be even smaller. Thus, the above technical result is achieved by simple means. In this case, there is no need for a common current sensor of the inverter and other any sensors of through current.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в электротехнике, в различных вторичных источниках питания;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in industry, namely in electrical engineering, in various secondary power sources;
- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims (1)

Однофазный мостовой транзисторный инвертор, содержащий транзисторы, источник питания со сглаживающим конденсатором на выходе, нагрузку, преимущественно трансформаторного типа, подключенную через конденсатор к диагонали переменного тока упомянутого однофазного мостового транзисторного инвертора, а также содержащий датчик тока нагрузки, соединенный выходом с системой управления и защиты по принципу отрицательной обратной связи, отличающийся тем, что упомянутый однофазный мостовой транзисторный инвертор снабжен датчиком сквозных токов, выполненным в виде четырехобмоточного насыщающегося трансформатора с тремя одинаковыми первичными и одной вторичной обмотками, причем первая первичная обмотка упомянутого трансформатора включена последовательно между одним из полюсов источника питания и одноименным выводом диагонали постоянного тока однофазного мостового транзисторного инвертора, две другие первичные обмотки, встречно включенные по отношению к первой, включены в два плеча мостового транзисторного инвертора, имеющие общую точку с одним из выводов диагонали переменного тока этого мостового транзисторного инвертора, причем одна из упомянутых двух первичных обмоток включена между плюсовым выводом диагонали постоянного тока мостового транзисторного инвертора и коллектором соответствующего транзистора, другая первичная обмотка включена между минусовым выводом диагонали постоянного тока мостового транзисторного инвертора и эмиттером соответствующего транзистора, а вторичная обмотка насыщающегося трансформатора подключена к соответствующему входу системы управления и защиты. A single-phase bridge transistor inverter containing transistors, a power supply with a smoothing capacitor at the output, a load, mainly of a transformer type, connected via a capacitor to the alternating current diagonal of the aforementioned single-phase bridge transistor inverter, and also containing a load current sensor connected to the control and protection system via negative feedback principle, characterized in that the said single-phase bridge transistor inverter is equipped with a through-through sensor made in the form of a four-winding saturable transformer with three identical primary and one secondary windings, the first primary winding of the said transformer connected in series between one of the poles of the power source and the same-name output of the DC diagonal of a single-phase bridge transistor inverter, the other two primary windings, connected in opposite directions relative to the first, are included in two shoulders of a bridge transistor inverter having a common point with one of the conclusions of the diagonal n the alternating current of this bridge transistor inverter, one of the two primary windings being connected between the positive terminal of the DC diagonal of the bridge transistor inverter and the collector of the corresponding transistor, the other primary winding is connected between the negative terminal of the DC diagonal of the bridge transistor and the emitter of the corresponding transistor, and the secondary winding saturable transformer is connected to the corresponding input of the control and protection system.
RU2000100893A 2000-01-11 2000-01-11 Bridge-type single-phase transistor inverter RU2168825C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000100893A RU2168825C1 (en) 2000-01-11 2000-01-11 Bridge-type single-phase transistor inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000100893A RU2168825C1 (en) 2000-01-11 2000-01-11 Bridge-type single-phase transistor inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2168825C1 true RU2168825C1 (en) 2001-06-10

Family

ID=20229375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000100893A RU2168825C1 (en) 2000-01-11 2000-01-11 Bridge-type single-phase transistor inverter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2168825C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523698C1 (en) * 2013-02-14 2014-07-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Direct to alternate current converter
RU217513U1 (en) * 2022-12-23 2023-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Bridge inverter with external excitation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523698C1 (en) * 2013-02-14 2014-07-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Direct to alternate current converter
RU217513U1 (en) * 2022-12-23 2023-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Bridge inverter with external excitation
RU2797038C1 (en) * 2023-02-15 2023-05-31 Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (АО "ВНИКТИ") Vehicle alternator excitation current regulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9762139B2 (en) Active switching rectifier employing MOSFET and current-based control using a hall-effect switch
US9966873B2 (en) Active switching rectifier employing MOSFET and current-based control using a hall-effect switch
WO1991010280A1 (en) A power inverter snubber circuit
CN102334269A (en) Power factor correction circuit with overcurrent protection
US8199542B2 (en) Method and device for creating a direct voltage or a direct current
CN116998079A (en) Inrush current limiting transformer energizing apparatus, method, system and technique
GB2473598A (en) Switching regulator for a DC power supply having a current limiting mode for transient or over current protection
RU2168825C1 (en) Bridge-type single-phase transistor inverter
US10686410B2 (en) Audio amplifier power supply rail-balancing and anti-pumping system
CN105048622B (en) Three line transless ups systems and control are to reduce the method for common mode current
KR101214868B1 (en) The circuit breaker with function to prevent power consumption and standby power via power switching control by semiconductor of earth leakage control ic
RU2178234C1 (en) Secondary power supply
JP4623560B2 (en) Earth leakage breaker
US8582318B2 (en) Circuit and method for potential-isolated energy transfer with two output DC voltages
Pitel Current-fed power processing-ride through robustness [expert view]
RU2131640C1 (en) Secondary power supply
JP3764270B2 (en) Power converter
CN112217404A (en) Alternating current to direct current rectifying module and method based on magnetic field
CN109075716B (en) Clock-controlled power supply unit with galvanic isolation
RU24324U1 (en) UNIVERSAL DEVICE FOR PROTECTING ELECTRIC RECEIVERS FROM HIGH VOLTAGE IN ELECTRICAL NETWORK
Tudoran et al. High performance protection circuit for power electronics applications
KR930006890B1 (en) Power source circuit
CN104079277B (en) Direct current two- wire system solid-state switch
JP2015201906A (en) Dc power supply device
RU2140665C1 (en) Electronic voltage stabilizer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090112