RU223234U1 - Inverter power supply current demagnetization windings - Google Patents
Inverter power supply current demagnetization windings Download PDFInfo
- Publication number
- RU223234U1 RU223234U1 RU2023129460U RU2023129460U RU223234U1 RU 223234 U1 RU223234 U1 RU 223234U1 RU 2023129460 U RU2023129460 U RU 2023129460U RU 2023129460 U RU2023129460 U RU 2023129460U RU 223234 U1 RU223234 U1 RU 223234U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inverter
- transistors
- winding
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области применения электротехники и электроники в судостроении и может быть использована в устройствах питания током обмоток систем размагничивания кораблей. Технический результат использования заявленного устройства заключается в повышении устойчивости инвертора к аварийному отключению сетевого напряжения источника питания обмоток и нештатному переключению направления тока в обмотке. Инвертор источника питания током обмоток размагничивания выполнен по мостовой схеме на транзисторах и состоит из трех источников питания затворов, первого и второго транзисторов верхних плеч полумостов, третьего и четвертого транзисторов нижних плеч полумостов, первого и второго драйверов полумостов и логического инвертора, а также дополнительно снабжен синхронным статическим RS-триггером, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго драйверов, вход S соединен с входом логического инвертора, а вход R - с выходом логического инвертора, компаратором, выход которого соединен с входом С RS-триггера, источником опорного напряжения, выход которого соединен с прямым входом компаратора, детектором, выход которого соединен с инверсным входом компаратора, а вход - с выходом датчика тока в обмотке размагничивания, емкостным накопителем энергии, на вход которого подается напряжение питания инвертора, а выход соединен с входами источников питания затворов транзисторов и входом источника опорного напряжения. 3 ил. The utility model relates to the field of electrical engineering and electronics in shipbuilding and can be used in devices for powering the windings of ship demagnetization systems. The technical result of using the claimed device is to increase the stability of the inverter to an emergency shutdown of the mains voltage of the winding power supply and abnormal switching of the direction of the current in the winding. The inverter of the power supply with the current of the demagnetization windings is made according to a bridge circuit on transistors and consists of three power supplies for the gates, the first and second transistors of the upper arms of the half-bridges, the third and fourth transistors of the lower arms of the half-bridges, the first and second half-bridge drivers and a logical inverter, and is also additionally equipped with a synchronous static RS trigger, outputs which are connected respectively to the control inputs of the first and second drivers, the S input is connected to the input of the logical inverter, and the R input is connected to the output of the logical inverter, a comparator, the output of which is connected to the input C of the RS flip-flop, a reference voltage source, the output of which is connected to the direct input a comparator, a detector, the output of which is connected to the inverse input of the comparator, and the input is connected to the output of the current sensor in the demagnetization winding, a capacitive energy storage device, the input of which is supplied with the inverter supply voltage, and the output is connected to the inputs of the transistor gate power supplies and the input of the reference voltage source. 3 ill.
Description
Полезная модель относится к области применения электротехники и электроники в судостроении и может быть использована в устройствах питания током обмоток систем размагничивания кораблей.The utility model relates to the field of electrical engineering and electronics in shipbuilding and can be used in devices for powering the windings of ship demagnetization systems.
Система размагничивания корабля включает в себя несколько обмоток размагничивания, расположенных на корабле для создания в вертикальном, продольном и горизонтальном направлениях магнитной силы, компенсирующей магнитное поле корабля, блок управления системы размагничивания, который, получая сигналы о положении корабля, рассчитывает величину и направление компенсирующих токов в обмотках, и источники питания, которые по сигналам блока управления устанавливают расчетные величину и направление тока в обмотках.The ship's demagnetization system includes several demagnetization windings located on the ship to create a magnetic force in the vertical, longitudinal and horizontal directions that compensates for the ship's magnetic field, a demagnetization system control unit, which, receiving signals about the ship's position, calculates the magnitude and direction of the compensating currents in windings, and power supplies, which, based on signals from the control unit, set the calculated value and direction of the current in the windings.
Известны источники питания обмоток размагничивания (электромагнитных компенсаторов) по патентам РФ № 2289192, опубл. 10.12.2006 г., № 2414740, опубл. 20.03.2011 г., которые в общей для них части содержат последовательно соединенные ШИМ-конвертер, выпрямитель, инвертор и датчик тока, к которому подключается обмотка. ШИМ-конвертер отвечает за величину тока в обмотке, а инвертор за его направление.Known power sources for demagnetization windings (electromagnetic compensators) according to RF patents No. 2289192, publ. 12/10/2006, No. 2414740, publ. 03/20/2011, which in their common part contain a series-connected PWM converter, a rectifier, an inverter and a current sensor to which the winding is connected. The PWM converter is responsible for the amount of current in the winding, and the inverter is responsible for its direction.
Управляемый инвертор, входящий в состав источника питания электромагнитных компенсаторов, который описан в патенте РФ № 2289192, показан на фиг. 1. Инвертор состоит из четырех полевых транзисторов, соединенных по мостовой схеме, двух драйверов полумостов типа IR2110 и двух трансформаторов, связывающих затворы транзисторов с выходами драйверов.The controlled inverter, which is part of the power supply for electromagnetic compensators, which is described in RF patent No. 2289192, is shown in Fig. 1. The inverter consists of four field-effect transistors connected in a bridge circuit, two half-bridge drivers of the IR2110 type and two transformers connecting the gates of the transistors to the driver outputs.
Стоки транзисторов верхних плеч полумостов VT1, VT3 и истоки транзисторов нижних плеч полумостов VT2, VT4 попарно объединены и подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам выходного напряжения ШИМ-конвертера. Исток транзистора VT1, сток транзистора VT2 и исток транзистора VT3, сток транзистора VT4 попарно объединены и подключены соответственно к “прямому” и “инверсному” выходам инвертора. Затворы транзисторов VT1, VT2 первого полумоста соединены, с включенными встречно, двумя вторичными обмотками первого трансформатора T1, первичная обмотка которого соединена с выходом первого драйвера D1. Затворы транзисторов VT3, VT4 второго полумоста соединены с, включенными встречно, двумя вторичными обмотками второго трансформатора T2, первичная обмотка которого соединена с выходом второго драйвера D2. На управляющие входы драйверов подаются сигналы управления инвертором.The drains of the transistors of the upper arms of the half-bridges VT1, VT3 and the sources of the transistors of the lower arms of the half-bridges VT2, VT4 are combined in pairs and connected, respectively, to the positive and negative poles of the output voltage of the PWM converter. The source of transistor VT1, the drain of transistor VT2 and the source of transistor VT3, the drain of transistor VT4 are combined in pairs and connected, respectively, to the “direct” and “inverse” outputs of the inverter. The gates of transistors VT1, VT2 of the first half-bridge are connected, connected in opposite directions, to two secondary windings of the first transformer T1, the primary winding of which is connected to the output of the first driver D1. The gates of transistors VT3, VT4 of the second half-bridge are connected to, connected in opposite directions, two secondary windings of the second transformer T2, the primary winding of which is connected to the output of the second driver D2. Inverter control signals are supplied to the driver control inputs.
Данный инвертор работает следующим образом. На вход первого драйвера D1, управляющего затворами транзисторов VT1, VT2 первого полумоста, поступает периодическая последовательность логических сигналов 1 и 0. Драйвер преобразует эти сигналы в последовательность двухполярных сигналов на первичной обмотке первого трансформатора T1. Логической 1 соответствует положительная полярность напряжения на первичной обмотке, а 0 - отрицательная. Так как вторичные обмотки трансформатора включены встречно, то при сигнале 1 будет включаться транзистор верхнего плеча VT1, а при сигнале 0 транзистор нижнего плеча полумоста VT2. На вход второго драйвера D2 подаются сигналы управления, сдвинутые на 180° относительно сигналов на входе первого драйвера, при 1 на входе первого драйвера D1 и 0 на входе второго драйвера D2 выход инвертора “прямой” подключается транзистором VT1 к положительному полюсу выходного напряжения ШИМ-конвертера, а выход “инверсный” транзистором VT4 к отрицательному полюсу. При 0 на входе первого драйвера D1 и 1 на входе второго драйвера D2 выход обмотки “прямой” транзистором VT2 подключается к отрицательному полюсу, а выход “инверсный” транзистором VT3 к положительному. Таким образом, изменяется полярность напряжения на выходе инвертора, следовательно, и направление тока в обмотке, подключенной к инвертору.This inverter works as follows. The input of the first driver D1, which controls the gates of transistors VT1, VT2 of the first half-bridge, receives a periodic sequence of logical signals 1 and 0. The driver converts these signals into a sequence of bipolar signals on the primary winding of the first transformer T1. Logical 1 corresponds to the positive polarity of the voltage on the primary winding, and 0 - negative. Since the secondary windings of the transformer are connected counter-currently, when signal 1 the transistor of the upper arm VT1 will be switched on, and when signal 0 the transistor of the lower arm of the half-bridge VT2 is switched on. The input of the second driver D2 is supplied with control signals shifted by 180° relative to the signals at the input of the first driver, with 1 at the input of the first driver D1 and 0 at the input of the second driver D2, the “direct” output of the inverter is connected by transistor VT1 to the positive pole of the output voltage of the PWM converter , and the output is “inverted” by transistor VT4 to the negative pole. When there is 0 at the input of the first driver D1 and 1 at the input of the second driver D2, the output of the winding “direct” by transistor VT2 is connected to the negative pole, and the “inverse” output by transistor VT3 is connected to the positive pole. Thus, the polarity of the voltage at the inverter output changes, and therefore the direction of the current in the winding connected to the inverter.
Недостатком данного аналога является невозможность работы инвертора при квазипостоянной функции управления, составляющей доли герца, что обусловлено применением трансформаторной связи драйверов с затворами транзисторов.The disadvantage of this analogue is the inability of the inverter to operate with a quasi-constant control function of a fraction of a hertz, which is due to the use of transformer coupling between the drivers and the gates of the transistors.
Управляемый инвертор, входящий в состав источник питания электромагнитных компенсаторов, который описан в патенте РФ № 2414740, показан на фиг. 2. Данный инвертор выполнен по мостовой схеме на транзисторах и состоит из первого (1) и второго (2) источников питания затворов, первого (5) и второго (7) транзисторов верхних плеч полумостов, третьего (10) источника питания затворов, третьего (6) и четвертого (8) транзисторов нижних плеч полумостов, первого (3) и второго (4) драйверов полумостов и логического инвертора 9.The controlled inverter included in the power supply for electromagnetic compensators, which is described in RF patent No. 2414740, is shown in Fig. 2. This inverter is made according to a bridge circuit using transistors and consists of the first (1) and second (2) gate power supplies, the first (5) and second (7) transistors of the upper arms of the half-bridges, the third (10) gate power supply, the third ( 6) and fourth (8) transistors of the lower arms of the half-bridges, the first (3) and second (4) half-bridge drivers and logic inverter 9.
Выход первого источника питания затворов (1) подключен к первому входу первого драйвера (3), второй вход которого подключен к первому выходу третьего источника питания затворов (10). Первый и второй выходы первого драйвера (3) подключены соответственно к затворам G первого (5) и третьего (6) транзисторов моста, а первый и второй выходы второго драйвера (4) подключены соответственно к затворам G второго (7) и четвертого (8) транзисторов моста. Выход второго источника питания затворов (2) и второй выход третьего источника питания затворов (10) подключены соответственно к первому и второму входам второго драйвера (4). Стоки D первого (5) и второго (7) транзисторов и истоки S третьего (6) и четвертого (8) транзисторов попарно объединены и подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам выходного напряжения ШИМ-конвертера.The output of the first gate power supply (1) is connected to the first input of the first driver (3), the second input of which is connected to the first output of the third gate power supply (10). The first and second outputs of the first driver (3) are connected, respectively, to the gates G of the first (5) and third (6) transistors of the bridge, and the first and second outputs of the second driver (4) are connected, respectively, to the gates G of the second (7) and fourth (8) bridge transistors. The output of the second gate power supply (2) and the second output of the third gate power supply (10) are connected, respectively, to the first and second inputs of the second driver (4). The drains D of the first (5) and second (7) transistors and the sources S of the third (6) and fourth (8) transistors are combined in pairs and connected, respectively, to the positive and negative poles of the output voltage of the PWM converter.
Исток S первого (5) и сток D третьего (6) транзисторов, а так же исток S второго (7) и сток D четвертого (8) транзисторов попарно соединены и подключены соответственно к “прямому” и “инверсному” выходам инвертора. Третий вход второго драйвера (4) подключен к выходу логического инвертора (9), на вход которого, а также третий вход первого драйвера 3 подается сигнал управления. The source S of the first (5) and drain D of the third (6) transistors, as well as the source S of the second (7) and drain D of the fourth (8) transistors are connected in pairs and connected, respectively, to the “direct” and “inverse” outputs of the inverter. The third input of the second driver (4) is connected to the output of the logical inverter (9), the input of which, as well as the third input of the first driver 3, is supplied with a control signal.
Данный инвертор работает следующим образом. На вход управления инвертором поступают сигналы в виде логических уровней 0 и 1. Сигналы управления поступают на третий вход первого драйвера 3 непосредственно, а на третий вход второго драйвера 4 через логический инвертор 9. При 1 на входе драйвера 3, он подключает к затвору транзистора 5 источник питания затворов 1 и открывает транзистор, а при 0 драйвер подключает к затвору транзистора 6 первый выход источника питания драйверов 10 и открывает транзистор. Аналогично работает второй драйвер 4. При 1 на управляющем входе инвертора на третий вход драйвера через логический инвертор 9 поступает сигнал в виде 0 и драйвер открывает транзистор 8 подключая к его затвору второй выход источника питания драйверов 10. При 0 на управляющем входе инвертора на третий вход драйвера поступает 1 и драйвер открывает транзистор 7 подключая к его затвору источник питания затворов 2. При 1 на входе управления инвертор подключает выход “прямой” открытым транзистором 5 к положительному полюсу выходного напряжения ШИМ-конвертера, а выход “инверсный” открытым транзистором 8 подключается к отрицательному полюсу.This inverter works as follows. The inverter control input receives signals in the form of logical levels 0 and 1. The control signals are supplied to the third input of the first driver 3 directly, and to the third input of the second driver 4 through the logical inverter 9. When 1 is at the input of driver 3, it connects to the gate of transistor 5 gate power supply 1 and opens the transistor, and at 0 the driver connects the first output of the driver power supply 10 to the gate of transistor 6 and opens the transistor. The second driver 4 works similarly. When there is 1 at the control input of the inverter, a signal in the form of 0 is received through the logical inverter 9 through the logical inverter 9, and the driver opens the transistor 8, connecting the second output of the power supply of drivers 10 to its gate. At 0 at the control input of the inverter, the third input The driver receives 1 and the driver opens transistor 7, connecting the gate power supply 2 to its gate. With 1 at the control input, the inverter connects the “direct” output with open transistor 5 to the positive pole of the output voltage of the PWM converter, and the “inverse” output with open transistor 8 is connected to negative pole.
При 0 на входе управления инвертор подключает выход “прямой” открытым транзистором 6 к отрицательному полюсу выходного напряжения ШИМ-конвертера, а выход “инверсный” открытым транзистором 7 к положительному полюсу. Таким образом, изменяется в зависимости от вида сигнала управления полярность напряжения на выходе инвертора, следовательно, и направление тока в обмотке, подключенной к инвертору.When the control input is 0, the inverter connects the “direct” output with open transistor 6 to the negative pole of the output voltage of the PWM converter, and the “inverse” output with open transistor 7 to the positive pole. Thus, depending on the type of control signal, the polarity of the voltage at the inverter output changes, and therefore the direction of the current in the winding connected to the inverter.
В данном инверторе, в отличие от предыдущего аналога, отсутствуют трансформаторы, согласующие драйверы с затворами транзисторов. Драйверы управляют транзисторами, подключая непосредственно к затворам соответствующие источники питания затворной цепи, что позволяет работать инвертору в квазипостоянном режиме, т.е. с частотой изменения тока в обмотке в диапазоне от 0 до десятых долей герц, поэтому по своей технической сущности он является наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного устройства.In this inverter, unlike the previous analogue, there are no transformers that match the drivers with the gates of the transistors. The drivers control the transistors by connecting the corresponding gate circuit power supplies directly to the gates, which allows the inverter to operate in a quasi-constant mode, i.e. with a frequency of change of current in the winding in the range from 0 to tenths of hertz, therefore, in its technical essence, it is the closest analogue (prototype) of the claimed device.
Недостатком прототипа является то, что он не обладает устойчивостью к аварийному отключению сети источника питания обмоток и к аварийному переключению направления тока в обмотке при величине тока, превышающей безопасное значение.The disadvantage of the prototype is that it is not resistant to emergency shutdown of the winding power supply network and to emergency switching of the direction of current in the winding when the current value exceeds the safe value.
Сопротивление обмотки носит активно-индуктивный характер и зависит от размеров корабля. Максимальное значение тока размагничивания для крупных кораблей составляет сотни ампер, для малых - единицы. Постоянная времени обмоток τ измеряется десятками миллисекунд. Энергия, накопленная в индуктивности обмотки, составляет сотни джоулей для больших кораблей и десятки для малых. В любом случае этой энергии достаточно для того, чтобы привести к отказу транзисторы инвертора при их несанкционированном переключении.The winding resistance is active-inductive in nature and depends on the size of the ship. The maximum value of the demagnetization current for large ships is hundreds of amperes, for small ships - units. The winding time constant τ is measured in tens of milliseconds. The energy accumulated in the winding inductance amounts to hundreds of joules for large ships and tens for small ones. In any case, this energy is enough to cause the inverter transistors to fail if they are switched unauthorized.
При штатном протекании процесса размагничивания сигнал управления на переключение транзисторов инвертора поступает при пересечении током в обмотке нулевого значения, т.е. переключение транзисторов происходит в облегченном режиме при нулевом токе и нулевом напряжении на транзисторах. Однако аварийное отключение сети или формирование ложного сигнала на переключение направления тока в обмотке, вызванное помехами или отказом блока управления системой размагничивания, может произойти при любом значении тока в обмотке.During the normal course of the demagnetization process, the control signal for switching the inverter transistors arrives when the current in the winding crosses the zero value, i.e. switching of transistors occurs in a lightweight mode at zero current and zero voltage on the transistors. However, an emergency shutdown of the network or the formation of a false signal to switch the direction of the current in the winding, caused by interference or failure of the demagnetization system control unit, can occur at any value of the current in the winding.
После аварийного отключения сети ток в обмотке, из-за энергии, накопленной в индуктивности, будет протекать еще в течении 3τ миллисекунд. За это время ток уменьшится от значений, при котором произошло отключение сети, до нуля. Из-за обесточивания системы управления транзисторы, по которым протекает ток, будут выключаться не драйверами, а выходным напряжением отключенного от сети источника питания затворов. Время выключения транзисторов будет определяться временем разряда конденсаторов выходного фильтра источника питания затворов от номинального значения выходного напряжения до порогового значения затвор-исток Vcs транзисторов, что на несколько порядков превышает штатное время выключения драйверами. Это приводит к тому, что аварийное отключение сети при токе в обмотке, превышающем безопасное значение, вызовет тепловой пробой транзисторов инвертора.After an emergency shutdown of the network, the current in the winding, due to the energy accumulated in the inductance, will flow for another 3τ milliseconds. During this time, the current will decrease from the values at which the network was disconnected to zero. Due to the de-energization of the control system, the transistors through which current flows will be turned off not by the drivers, but by the output voltage of the gate power supply disconnected from the network. The turn-off time of the transistors will be determined by the discharge time of the capacitors of the output filter of the gate power supply from the nominal value of the output voltage to the threshold gate-source value Vcs of the transistors, which is several orders of magnitude greater than the standard turn-off time by the drivers. This leads to the fact that an emergency shutdown of the network when the current in the winding exceeds the safe value will cause thermal breakdown of the inverter transistors.
При аварийном переключении транзисторов инвертора под током в обмотке питание с драйверов не снимается, переключение транзисторов происходит в штатном режиме и не приведет к их тепловому пробою. Однако в этом случае энергия индуктивности будет заряжать конденсаторы выходного фильтра выпрямителя ШИМ-конвертера. Это приводит к возрастанию входного напряжения инвертора, которое может превысить максимальное напряжение сток-исток Vds max транзистора и вызвать его отказ.In case of emergency switching of inverter transistors under current in the winding, power is not removed from the drivers; switching of transistors occurs in normal mode and will not lead to thermal breakdown. However, in this case, the inductive energy will charge the capacitors of the output filter of the PWM converter rectifier. This leads to an increase in the inverter input voltage, which can exceed the maximum drain-source voltage Vds max of the transistor and cause its failure.
В связи с вышеуказанными обстоятельствами потребовалось решение технической проблемы, которая при создании настоящей полезной модели заключалась в создании инвертора, исключающего коммутацию транзисторов при наличии в обмотке размагничивания тока, превышающего безопасную для работы инвертора величину.In connection with the above circumstances, it was necessary to solve a technical problem, which, when creating this utility model, was to create an inverter that eliminates the switching of transistors when there is a current in the demagnetization winding that exceeds a value safe for operation of the inverter.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, заключается в повышении устойчивости инвертора к аварийному отключению сетевого напряжения источника питания обмоток и нештатному переключению направления тока в обмотке.The technical result achieved when using this utility model is to increase the stability of the inverter to an emergency shutdown of the mains voltage of the winding power supply and abnormal switching of the direction of the current in the winding.
Указанная техническая проблема решена и технический результат достигнут тем, что известный инвертор, выполненный по мостовой схеме на транзисторах и состоящий из первого и второго источников питания затворов, первого и второго транзисторов верхних плеч полумостов, третьего источника питания затворов, третьего и четвертого транзисторов нижних плеч полумостов, первого и второго драйверов полумостов и логического инвертора, дополнительно снабжен синхронным статическим RS-триггером, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго драйверов, вход S соединен с входом логического инвертора, а вход R с выходом логического инвертора, компаратором, выход которого соединен с входом С RS-триггера, источником опорного напряжения, выход которого соединен с прямым входом компаратора, детектором, выход которого соединен с инверсным входом компаратора, а вход с выходом датчика тока в обмотке размагничивания, емкостным накопителем энергии, на вход которого подается напряжение питания инвертора, а выход соединен с входами источников питания затворов транзисторов и входом источника опорного напряжения. The specified technical problem has been solved and the technical result has been achieved by the fact that the known inverter, made according to a bridge circuit on transistors and consisting of the first and second power supplies for the gates, the first and second transistors of the upper arms of the half-bridges, the third power supply for the gates, the third and fourth transistors of the lower arms of the half-bridges , first and second half-bridge drivers and logic inverter, additionally equipped with a synchronous static RS trigger, outputs which are connected respectively to the control inputs of the first and second drivers, the S input is connected to the input of the logical inverter, and the R input is connected to the output of the logical inverter, a comparator, the output of which is connected to the input C of the RS flip-flop, a reference voltage source, the output of which is connected to the direct input of the comparator , a detector, the output of which is connected to the inverse input of the comparator, and the input is connected to the output of the current sensor in the demagnetization winding, a capacitive energy storage device, the input of which is supplied with the inverter supply voltage, and the output is connected to the inputs of the transistor gate power supplies and the input of the reference voltage source.
На фиг. 3 показана структурная схема инвертора по данной полезной модели, содержащего источники питания затворов (1), (2) и (10), драйверы полумостов (3) и (4), транзисторы верхних плеч полумостов (5) и (7), транзисторы нижних плеч полумостов (6) и (8), логический инвертор (9), детектор (11), компаратор (12), синхронный статический RS-триггер (13), емкостной накопитель (14) и источник опорного напряжения (15).In fig. Figure 3 shows a block diagram of an inverter according to this utility model, containing power supplies for gates (1), (2) and (10), half-bridge drivers (3) and (4), transistors of the upper arms of half-bridges (5) and (7), transistors of the lower half-bridge arms (6) and (8), logic inverter (9), detector (11), comparator (12), synchronous static RS trigger (13), capacitive storage (14) and reference voltage source (15).
Выход первого источника питания затворов (1) подключен к первому входу первого драйвера полумостов (3), второй вход которого подключен к первому выходу третьего источника питания затворов (10). Первый и второй выходы первого драйвера (3) подключены соответственно к затворам G первого (5) и третьего (6) транзисторов моста, а первый и второй выходы второго драйвера (4) подключены соответственно к затворам G второго (7) и четвертого (8) транзисторов моста. Выход второго источника питания затворов (2) и второй выход третьего источника питания затворов (10) подключены соответственно к первому и второму входам второго драйвера (4). Стоки D первого (5) и второго (7) транзисторов, и истоки S третьего (6) и четвертого (8) транзисторов попарно соединены и подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам выходного напряжения ШИМ-конвертера.The output of the first gate power supply (1) is connected to the first input of the first half-bridge driver (3), the second input of which is connected to the first output of the third gate power supply (10). The first and second outputs of the first driver (3) are connected, respectively, to the gates G of the first (5) and third (6) transistors of the bridge, and the first and second outputs of the second driver (4) are connected, respectively, to the gates G of the second (7) and fourth (8) bridge transistors. The output of the second gate power supply (2) and the second output of the third gate power supply (10) are connected, respectively, to the first and second inputs of the second driver (4). Drains D of the first (5) and second (7) transistors, and sources S of the third (6) and fourth (8) transistors are connected in pairs and connected, respectively, to the positive and negative poles of the output voltage of the PWM converter.
Исток S первого (5) и сток D третьего (6) транзисторов, а так же исток S второго (7) и сток D четвертого (8) транзисторов попарно соединены и подключены соответственно к “прямому” и “инверсному” выходам инвертора. Третий вход второго драйвера (4) и третий вход первого драйвера (3) подключены соответственно к выходам RS-триггера (13), вход R которого соединен с выходом логического инвертора (9), а вход S соединен с входом логического инвертора (9) и является управляющим входом инвертора источника питания. Вход C RS-триггера (13) соединен с выходом E компаратора (12), вход “+” которого соединен с выходом источника опорного напряжения (15), а вход “-” соединен с выходом детектора (11), на вход которого подается выходной сигнал датчика тока в обмотке размагничивания. Входы первого (1), второго (2), третьего (10) источников питания затворов и источника опорного напряжения (15) подключены к выходу емкостного накопителя (14), на вход которого подается напряжение питания инвертора.The source S of the first (5) and drain D of the third (6) transistors, as well as the source S of the second (7) and drain D of the fourth (8) transistors are connected in pairs and connected, respectively, to the “direct” and “inverse” outputs of the inverter. The third input of the second driver (4) and the third input of the first driver (3) are connected respectively to the outputs RS flip-flop (13), the R input of which is connected to the output of the logical inverter (9), and the S input is connected to the input of the logical inverter (9) and is the control input of the power supply inverter. Input C of the RS trigger (13) is connected to the output E of the comparator (12), the “+” input of which is connected to the output of the reference voltage source (15), and the “-” input is connected to the output of the detector (11), the input of which is supplied with the output signal from the current sensor in the demagnetization winding. The inputs of the first (1), second (2), third (10) gate power supplies and the reference voltage source (15) are connected to the output of the capacitive storage device (14), the input of which is supplied with the inverter supply voltage.
Источники питания затворов (1) и (2) обеспечивают драйверы (3) и (4) питанием для управления затворами транзисторов верхних плеч полумостов. В этом качестве могут быть применены модули питания ВМП3-55 или подобные.Gate power supplies (1) and (2) provide drivers (3) and (4) with power to control the gates of the transistors of the upper legs of the half-bridges. In this capacity, power modules VMP3-55 or similar can be used.
Драйверы (3) и (4) управляют транзисторами полумостов и могут быть реализованы на базе микросхемы 249АП1Р.Drivers (3) and (4) control half-bridge transistors and can be implemented on the basis of the 249AP1R microcircuit.
Транзисторы (5), (6), (7), (8), соединенные по мостовой схеме, обеспечивают изменение направления тока в обмотке размагничивания. В этом качестве могут быть использованы транзисторы 2П707В2 или полумостовые транзисторные модули 2МЕ102Б2 или им подобные.Transistors (5), (6), (7), (8), connected in a bridge circuit, provide a change in the direction of the current in the demagnetization winding. In this capacity, 2P707V2 transistors or 2ME102B2 half-bridge transistor modules or the like can be used.
Логический инвертор (9) обеспечивает работу RS-триггера и может быть реализован на базе микросхемы 1554ЛА3.The logical inverter (9) ensures the operation of the RS trigger and can be implemented on the basis of the 1554LA3 microcircuit.
Источник питания затворов (10) обеспечивает драйверы (3) и (4) питанием для управления затворами транзисторов нижних плеч полумостов. В этом качестве могут быть применены модули питания ВМП3-55 или им подобные.The gate power supply (10) provides drivers (3) and (4) with power to control the gates of the transistors of the lower arms of the half-bridges. In this capacity, VMP3-55 power modules or similar ones can be used.
Детектор (11) предназначен для получения модуля величины тока в обмотке размагничивания. В этом качестве может быть применен активный двухполупериодный детектор на основе операционного усилителя 544УД12, выходное напряжение которого равно модулю входного.The detector (11) is designed to obtain the magnitude of the current in the demagnetization winding. In this capacity, an active full-wave detector can be used based on the 544UD12 operational amplifier, the output voltage of which is equal to the input voltage.
Компаратор (12) предназначен для определения безопасной для переключения транзисторов инвертора величины тока в обмотке размагничивания и может быть реализован на базе микросхемы 521СА3.The comparator (12) is designed to determine the current value in the demagnetization winding that is safe for switching the inverter transistors and can be implemented on the basis of the 521CA3 microcircuit.
Синхронный статический RS-триггер (13) обеспечивает прохождение сигналов управления инвертором, только при величине тока в обмотке размагничивания безопасной для переключения транзисторов инвертора и может быть реализован на базе микросхемы 1554ЛА3.The synchronous static RS trigger (13) ensures the passage of inverter control signals only when the current value in the demagnetization winding is safe for switching the inverter transistors and can be implemented on the basis of the 1554LA3 microcircuit.
Емкостной накопитель (14) предназначен для обеспечения инвертора энергией после отключения его питания в течение более трех постоянных времени обмотки размагничивания и представляет собой электролитический конденсатор, напряжение питания на который подается через развязывающий диод.The capacitive storage (14) is designed to provide the inverter with energy after turning off its power for more than three time constants of the demagnetization winding and is an electrolytic capacitor, the supply voltage to which is supplied through an decoupling diode.
Источник опорного напряжения (15) предназначен для задания максимальной величины тока в обмотке размагничивания, безопасной для переключения транзисторов инвертора, и может быть реализован на базе микросхемы 142ЕР1УИМ или TL431 или им подобных.The reference voltage source (15) is designed to set the maximum current value in the demagnetization winding, safe for switching the inverter transistors, and can be implemented on the basis of the 142ER1UIM or TL431 microcircuit or the like.
Заявленный инвертор источника питания током обмоток размагничивания работает следующим образом.The declared inverter of the power source with the current of the demagnetization windings operates as follows.
При подключении источника питания током обмоток размагничивания к сети, на инвертор подается напряжение Епит. Выходное напряжение источника опорного напряжения Епор поступает на вход “+” компаратора (12), на вход “-” которого поступает выходное напряжение детектора (11), пропорциональное модулю величины тока в обмотке. Если выходное напряжение детектора меньше величины Епор, которое соответствует максимальному значению тока в обмотке, безопасному для переключения транзисторов, то на выходе E компаратора (12) формируется логическая 1, которая подается на управляющий вход C RS-триггера (13) и разрешает записать на его выходах сигнал управления инвертором, поступающий непосредственно на вход S и на вход R через логический инвертор (9). Сигналы с выходов , поступая на управляющие входы первого (3) и второго (4) драйверов полумостов, включают соответствующую заданному направлению тока пару транзисторов (5) и (8) или (7) и (6). Если выходное напряжение детектора (11) превышает напряжение Епор, на выходе E компаратора (12) формируется логический 0, который, поступая на вход C RS-триггера, переводит его в режим хранения записанных значений на выходах , при этом любое изменение сигнала управления инвертором не вызовет переключения транзисторов.When the power supply with the current of the demagnetization windings is connected to the network, the voltage Epi is supplied to the inverter. The output voltage of the reference voltage source Epor is supplied to the “+” input of the comparator (12), the “-” input of which receives the output voltage of the detector (11), proportional to the magnitude of the current in the winding. If the output voltage of the detector is less than the Epor value, which corresponds to the maximum current value in the winding that is safe for switching transistors, then a logical 1 is formed at the output E of the comparator (12), which is supplied to the control input C of the RS trigger (13) and allows writing to it exits an inverter control signal supplied directly to the S input and to the R input through a logical inverter (9). Signals from outputs , arriving at the control inputs of the first (3) and second (4) half-bridge drivers, turn on a pair of transistors (5) and (8) or (7) and (6) corresponding to the given current direction. If the output voltage of the detector (11) exceeds the voltage Epor, a logical 0 is formed at the output E of the comparator (12), which, arriving at the input C of the RS trigger, switches it to the storage mode of the recorded output values , and any change in the inverter control signal will not cause the transistors to switch.
При аварийном отключении сетевого питания емкостной накопитель (14) поддерживает работоспособность инвертора в течение периода времени, превышающего три постоянных времени обмотки размагничивания, за который ток в обмотке спадет до величины, безопасной для отключения транзисторов.In the event of an emergency shutdown of the mains power, the capacitive storage device (14) maintains the operation of the inverter for a period of time exceeding three time constants of the demagnetization winding, during which the current in the winding will drop to a value safe for turning off the transistors.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает устойчивость к аварийному отключению сетевого напряжения источника питания обмотки и к нештатному переключению направления тока в обмотке за счет запрета переключения транзисторов при токе в обмотке, превышающем безопасное значение.Thus, the claimed utility model provides resistance to emergency shutdown of the mains voltage of the winding power source and to abnormal switching of the direction of the current in the winding by prohibiting switching of transistors when the current in the winding exceeds a safe value.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU223234U1 true RU223234U1 (en) | 2024-02-08 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3936985A1 (en) * | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Bundesrep Deutschland | Magnetic interference field compensation system for ship - uses magnetic field sensor signals to calculate field strength for controlling compensation windings |
| RU2095277C1 (en) * | 1994-10-06 | 1997-11-10 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Method of degaussing ship and degaussing rig for realization of this method |
| US5845141A (en) * | 1994-06-06 | 1998-12-01 | Intel Corporation | Method and apparatus for the remote programming of a power supply |
| RU2289192C1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-12-10 | Александр Петрович Молодцов | Power supply for electromagnetic compensators |
| RU2414740C1 (en) * | 2010-04-20 | 2011-03-20 | Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" | Electric power supply of electromagnetic compensators |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3936985A1 (en) * | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Bundesrep Deutschland | Magnetic interference field compensation system for ship - uses magnetic field sensor signals to calculate field strength for controlling compensation windings |
| US5845141A (en) * | 1994-06-06 | 1998-12-01 | Intel Corporation | Method and apparatus for the remote programming of a power supply |
| RU2095277C1 (en) * | 1994-10-06 | 1997-11-10 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Method of degaussing ship and degaussing rig for realization of this method |
| RU2289192C1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-12-10 | Александр Петрович Молодцов | Power supply for electromagnetic compensators |
| RU2414740C1 (en) * | 2010-04-20 | 2011-03-20 | Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" | Electric power supply of electromagnetic compensators |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8917068B2 (en) | Quasi-resonant controlling and driving circuit and method for a flyback converter | |
| US9401657B2 (en) | Input voltage sensor responsive to load conditions | |
| US5453923A (en) | AC current detector and power supply circuit | |
| US20150295504A1 (en) | Electric power conversion apparatus and method of controlling the same | |
| Schellekens et al. | Dead-time compensation for PWM amplifiers using simple feed-forward techniques | |
| US10886846B2 (en) | Power converter with switching control | |
| US9487098B2 (en) | Power conversion apparatus | |
| US10361624B2 (en) | Multi-cell power converter with improved start-up routine | |
| CN108880265B (en) | A kind of LLC resonant converter automatic resonance frequency tracker method | |
| US20230091718A1 (en) | Two-output charging circuit and method for controlling its auxiliary circuit switch | |
| US20170214321A1 (en) | System and method for controlling a converter circuit | |
| CN102969923A (en) | Neutral-point potential balance control method of three-level converter | |
| TW202103426A (en) | Controller for closed loop control of a dcx converter and method therefor | |
| Dyer et al. | Dead-time optimization for SiC based voltage source converters using online condition monitoring | |
| US11601061B2 (en) | System for turning off a synchronous rectifier based on a primary switch turn-on detection | |
| CN104852595B (en) | Bridge type modular multi-level switching capacity AC AC converter change of current methods | |
| CN101997438B (en) | Compensating device for synchronous rectification control and method thereof | |
| US11088535B2 (en) | Fast ground fault circuit protection | |
| WO2010020913A1 (en) | Electrical power converters and methods of operation | |
| US20220109375A1 (en) | Synchronous rectifier driver circuit, related integrated circuit, electronic resonant converter and method | |
| RU223234U1 (en) | Inverter power supply current demagnetization windings | |
| Chen et al. | A synchronous rectification scheme based on inductor voltage sensing for CLLC bidirectional resonant converter | |
| CN207475203U (en) | A kind of three-level inverter neutral balance circuit control system | |
| RU2683272C1 (en) | Storage battery voltage boosting charging and discharge device | |
| CN205596009U (en) | A synchronous Rectifier controlgear for positive violent change parallel operation |