SU1399866A2 - Устройство дл управлени и защиты преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питани  со звеном повьппенной частоты. Целью изобретени   вл етс  повьшение надежности устройства. Устройство дл  управлени  и защиты преобразовател  содержит входной вьтр митель 2, подключенный через токоограничивающий дроссель 33 и датчик тока 3 к входу инвертора ,л 4, выход которого через выходной выпр митель 5 и фильтр 6 соединен с нагрузкой, усилитель 9 обратной св зи , широтно-импульсный модул тор 12 и усилитель мощности 7, а также два пороговых органа 8, 13, триггер защиты 16, элемент пам ти 19, элемент ИЛИ 14, главный ключ защиты 20, блок задержки включени  22 и два пороговых элемента 25 и 26. Осуществлена защита от снижени  питани  схемы управлени , задержка включени  инвертора 4 от момента включени  в сеть до момента окончани  переходных процессов во входном выпр мителе 2, защита по максимальному току и токова  отсечка , причем на этапе бестоковой паузы функци  защиты передаетс  ключу паузы. Кроме того, устройство содержит диод 37 и элемент И 35 дл  устранени  аварийного режима преобразовател  при одновременном по влении двух логических единиц на выходах триггера 36 управлени  широтно-им- пульсного модул тора 12, что приводит к одновременному включению диагоналей инвертора 4. 5 ил. (Л со со ;о эо 05 СГ5 го

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питани  со звеном повьппенной частотыЦелью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства.

На фиг, 1 представлена функциональна  схема устройства дл  управлени  и защиты преобразовател ) на фиг. 2 - пример построени  порогового органа; на фиг. 3 - один из вариантов усилител  мощности; на фиг. А - пример вьтолнени  схемы главного ключа защиты; на фиг. 5 - блок задержки включени .

Устройство дл  управлени  и защиты преобразовател  (фиг. 1) содержит входом 1 подключенный к питающей сети входной выпр митель 2, первый вы- ход которого через датчик 3 тока соединен с первым входом инвертора 4, выход которого через выходной выпр митель 5 подключен к входу ЬС- ильтра 6, усилитель 7 мощности, выходом соединенный с управл ющим входом инвертора 4, первый пороговый ор-ган 8, входом подключенный к выходу датчика 3 тока, и усилитель 9 обратной св зи , первый вход которого соединен с зажимом 10 дл  подключени  источника опорного напр жени , а выход подключен к первому входу 11 пшротно-им- пульсного модул тора 12. Устройство содержит также второй пороговый ор- ган 13, входом соединенный с выходом датчика 3 тока, а выходом - с первьм входом элемента ИЛИ 1А и анодом первого диода 15, триггер 16 защиты, установочный вход которого подключен к аноду второго диода 17 и выходу первого порогового органа 8, счетный вход - к синхронизирующему выходу 18 широтно-импульсного модул тора 12, инвертирующий выход - через эле- мент 19 пам ти к первому входу главного ключа 20 защиты, а неинвертирующий выход соединен с катодом третьего диода 21, блок 22 задержки питани  включени , вход которого ПОДКЛЮ-

чен к зажиму 23 дл  подключени  положительного источника питани , а выход соединен с вторым входом 24 широтно-импульсного модул тора 12, первый пороговый элемент 25, один вход которого подключен к зажиму 23 дл  подключени  источника положительного напр жени , выход - к второму входу элемент  М.тти 14, а второй вход

соединен с выходом второго порогового элемента 26, входом подключенного к зажиму 27 дл  подключени  отрицательного источника питани , причем выход фильтра 6 соединен с зажимом 28 дл  подключени  нагрузки через датчик 29 выходного параметра, выход которого подключен к второму входу усилител  9 обратной св зи, вьгход 30 широтно-импульсного модул тора 12 подключен к третьему входу 31 широтно- импульсного модул тора 12, катодам первого 15 и второго 17 диодов и аноду четвертого диода 32, катодом соединенного с вторым входом главного ключа 20 защиты, третий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 14, второй вьгход входного выпр мител  2 соединен с токоограничивающим дросселем 33, зашунтированным п тым диодом 34, анод которого подключен к второму входу инвертора 4. Входы элемента И 35 подключены к выходам триггера 36 управлени  широтно-импульсного модул тора 12, а его выход через диод 37 к выходам элемента ИЛИ 38 широтно-импульсного модул тора 12.

Широтно-импульсный модул тор 12 мо может содержать (фиг. 1) задающий генератор -39, выходом подключенный к счетному входу триггера 36 управлени  и входу дифцепи 40, генератор 41 пилообразного напр жени , вход которого соединен с выходом дифцепи 40 и первым входом элемента ИЛИ 38, а выход - с первым входом компаратора 42 обратной св зи, второй вход которого  вл етс  первым управл кщим входом ключа 43 паузы, причем выходы триггера 36 управлени  через диоды 44 и 45 образуют выход 30 широтно-импульсного модул тора 12 и через диоды 46 и

47соединены с вторым входом ключа 43 паузы,  вл ющимс  третий входом 31 широтно-импульсного модул тора

12, синхронизирующим выходом 18 которого  вл етс  выход задающего генератора 39.

Пороговый орган 8 (13) содержит (фиг. 2) компаратор 48, на вход которого включен измерительньш резистор- ный мост 49, в плечо которого включен датчик 3 тока, а выход компаратора

48подключен к светодиоду оптодйодной пары 50, управл ющей полевым транзистором 51, выход которого  вл етс  выходом порогового органа 8 или 13.

Усилитель 7 мощности дл  транзисторного инвертора 4, построенного, например, по мостовой схеме, включает в себ  (фиг. 1) два идентичных усилител  52 и 53 мощности дл  /управлени  силовыми транзисторами разных диагоналей моста, причем каждый из них может состо ть (фиг. 3) из резистора 54, соедин ющего зажим 23 дл  подключени  положительного источника питани  с входом усилител  52 и 53 мощности и стабилитроном 55, и блока 56 дл  управлени  силовым транзисторным ключом, вход которого соединен с анодом стабилитрона 55, через диод 57 - с общей шиной схемы управлени , а через резистор 58 - с зажимом 27 дл  подключени  источниного источника (зажим 23), протека  через резистор 54, стабилитрон 55 и диод 57, запирает управл ющий ключ блока 56 дл  управлени  силовым транзисторным ключом (фиг. 3). При этом силовой ключ инвертора открываетс . При налчии на выходе триггера 36 управлени  напр жени  О диод 44 или

45 открыт, ток положительного источника (зажим 23) протекает через него , диод 57 запираетс , а управл ющий ключ блока 56 отпираетс  током источника отрицательного напр жени  (зажим 27) через резистор 58. При этом силовой ключ инвертора 4 закрьгеаетс . При наличии на выходах триггера 36 управлени  двух 1, которые одновременно поступакхт на входы элемента И 35,

ка питани  отрицательного напр жени , 20 з выходе которого формируетс  напричем выход блока 56 дл  управлени  силовым транзисторным ключом  вл етс  выходом усилител  52 или 53 мощности .

Главный ключ 20 защиты содержит (фиг. 4) бипол рный транзистор 59, базоэмиттерный переход которого через стабилитрон образует третий вход главного ключа 20 защиты, и гибридную полупроводниковую пару 60, змит- ЗО тора 39, продифференцированные дифтер однопереходного транзистора которой  вл етс  первым входом ключа 20 защиты, а анод тиристора составл ет второй вход главного ключа 20 защиты.

Блок 22 задержки включени  представл ет собой (фиг. 5) пороговый элемент с врем задающей цепью по вхоДУ .

Устройство дл  управлени  и защиты преобразовател  работает следующим образом.

При подаче сетевого напр жени  на вход 1 входного вьтр мител  2, в качестве которого может быть использован диодный мост с LC-фильтром на выходе, на его выходах возникает посто нное напр жение, поступающее через датчик 3 тока и токоограничи- вающий дроссель 33 на входы инвертора 4. Одновременно поступает напр жение на схему управлени , и канал образованный задающим генератором 39 и триггером 36 управлени , формирует импульсы управлени  с коэффициентом заполнени  j 0,5.

При наличии на выходе триггера 36 управлени  напр жени  1 диод 44 или 45 закрыт и ток от положительпр жение 1 , котора  через диод 37 поступает на элемент ИПИ 38, отпирающий ключ 43 паузы, который через диоды 46 и 47 блокирует выходы тригге- 25 ра 36 управлени  и силовые транзисторы инвертора 4 остаютс  закрытыми, что позвол ет избежать аварийного режима преобразовател .

Выходные импульсы задающего генера5

цепью 40, через элемент ИПИ 38 открывают ключ 43 паузы на врем  бестоковой паузы, перекрьтающей по длительности , например, дл  мостового преобразовател  суммарное врем  за0

держки канала управлени  и выключени  силовых транзисторов инвертора, которое складываетс  из времени спада и времени рассасывани  неосновных носителей.

Ключ 43 паузы через диоды 46 и 47 отсекает от импульса управлени  на выходе триггера 36 временной интервал , равный длительности бестоко5 вой паузы,. В момент пуска до истечени  промежутка времени, достаточного дл  окончани  переходных процессов во входном выпр мителе 2 и в источнике питани  схемы управлени , на

Q выходе блока 22 задержки включени  присутствует положительное напр жение , через элемент ИЛИ 38 отпирахпцее ключ 43 паузы, который через диоды 46 и 47 блокирует выходы триггера 36

g управлени  и силовые транзисторы инвертора 4 остаютс  закрытьми. По истечении времени задержки, определ емой блоком 22 задержки включени , на его выходе формируетс  напр жение.

близкое к нулю, и с третьего входа элемента ИЛИ 38 снимаетс  сигнал запрета . Импульсы управлени  с выхода 30 широтно-импульсного модул тора 12 усиливаютс  усилителем 7 мощности и поступают на базы силовых транзисторных ключей инвертора 4. Инвертор запускаетс , и его выходное напр жение , выпр мленное, например, двух- полупериодным выпр мителем 5 и отфильтрованное LC-фильтром 6, поступает через датчик 29 выходного параметра rfa зажим 28 дл  подключени  нагрузки .

С выхода датчика 29 выходного параметра напр жение обратной св зи и опорное напр жение зажима 10 подаютс  на входы усилител  9 обратной св зи , с выхода которого их усиленна  jpa3HocTb поступает на второй вход компаратора 42 обратной св зи. На первый вход компаратора 42 подаетс  линейно нар-астающее напр жение с выхода генератора 41 пилообразного напр жени , синхронизируе- Mdro выходными импульсами дифце- пи 40. В случае возникновени 

.разницы между напр жением обратной св зи и опорным напр жением на выходе компаратора 42 формируютс  положительные импульсы длительностью пропорциональной величине указанной разницы, которые через злемент ИЛИ 38 открывают ключ 43 паузы, блокирующий выходы триггера 36 управлени  и тем самым измен5йот коэффициент за (Полнени  инвертора в сторону уменьшени  или увеличени , в зависимости от знака возмущающего воздействи .

При уменьшении напр жений питани  схемы управлени  на зажимах 23 и 27 до недопустимой величины срабатьтают пороговые элементы 25 и 26, которые

могут быть построены по схеме тригге- ., рокидываетс . На его неинвертирующем ра Шмидта и через злемент ИЛИ 14 и выходе возникает напр жение О, в транзистор 59 на управл ющий электрод св зи с чем выходы триггера 36 управ- тиристора гибридной пары 60 главного лени  блокируютс  через диоды 46 и ключа 20 защиты поступает отпирающий импульс. Тиристор открываетс , и через диод 32 и диоды 46 и 47 блокирует выходы триггера 36 управлени , после чего преобразователь полностью отключаетс . Наличие этой защиты диктуетс  как необходимость поддер50

55

47 и диод 21, а силовые транзисторы инвертора 4 запираютс . На инвертирующем выходе триггера 16 защиты по вл етс  напр жение 1, которым зар жаетс  конденсатор элемента 19 пам ти до величины, пропорциональной отсекаемому интервалу импульса управлени . Следующий тактовый импульс задающего генератора 39 возвращает триггер 16 защиты по счетному входу в исходное состо ние, и через силожани  нормальной работы схемы управлени , так и жесткими требовани ми по обеспечению номинальной величины базового тока силовых транзисторных

,

10

20

998666

ключей, недостаточность которого при максимальном токе коллектора может привести к перегреву силовых транзисторов и выходу их из стро .

Пороговые органы 8 и 13 настроены на разные уровни тока, причем пороговый орган 8, настроенный на уровень, незначительно превьшающий уровень номинального тока первичной обмотки силового трансформатора, работает в системе токовой отсечки, а пороговый орган 13, настроенный на большую величину тока относительно порогового 15 органа 8, через злемент ИЛИ 14 и

главный ключ 20 защиты полностью отключает преобразователь. Такое построение вызвано необходимостью повышени  надежности преобразовател . Оно позвол ет осуществить страховку системы токовой отсечки в случае ее сбо . При увеличении тока нагрузки, коротком замыкании на выходе преобразовател , возникновении сквозного тока в инверторе 4 или замагничивании сердечника силового трансформатора инвертора на интервале пуска выходной ток входного вьтр мител  2, представл ющий собой сумму тока первичной об- 30 мотки силового трансформатора инвертора 4 и его тока намагничивани , возрастает , и при этом возрастает величина напр жени , снимаемого с датчика 3 тока на вход порогового органа 8. При достижении пороговой величины напр жение на выходе резисторного моста 49 (фиг. 2) мен ет знак и компаратор 48 формирует на светодиоде опто- пары 50 положительный импульс, после чего транзистор 51 запираетс  током фотодиода оптопары 50 и триггер 16 защиты, ранее приведенный в исходное состо ние по счетному входу импульсов задающего генератора 39, оп25

35

40

рокидываетс . На его неинвертирующем выходе возникает напр жение О, в св зи с чем выходы триггера 36 управ- лени  блокируютс  через диоды 46 и

47 и диод 21, а силовые транзисторы инвертора 4 запираютс . На инвертирующем выходе триггера 16 защиты по вл етс  напр жение 1, которым зар жаетс  конденсатор элемента 19 пам ти до величины, пропорциональной отсекаемому интервалу импульса управлени . Следующий тактовый импульс задающего генератора 39 возвращает триггер 16 защиты по счетному входу в исходное состо ние, и через силовые ключи инвертора 4 снова протекает ток. При наличии устойчивой перегрузки триггер 16 многократно срабатывает , отсекА  по времени зону перегрузки и уменьша  длительность импульсов инвертора, одновременно зар жа  конденсатор злемента 19 пам ти. По достижении на конденсаторе величины напр жени , достаточной дл  срабатывани  однопереходного транзистора гибридной пары 60 (фиг.4) тиристор главного ключа 20 защиты отключает преобразователь в целом. Если перегрузка кратковременна , токова  отсечка защищает инвертор без отключени  преобразовател . Посто нную г времени элемента 19 пам ти выбирают из услови  недопустимости перегрева силовых транзисторов, В св зи с тем, что врем  запирани  силовых транзисторов инвертора 4 с момента выдачи команды на включение определ етс  его временами спада и рассасывани , то дл  ограничени  тока в течение

этого промежутка времени в цепь питани  инвертора 4 включен токоогра- ничивающий дроссель с обратным диодом ,

Таким образом, повышаетс  надежность устройства, так как избегаетс  аварийный режим работы преобразовател  при одновременном по влении двух 1 на выходах триггера управлени , что приводит к одновременному включению диагоналей инвертора.

Claims (1)

15 Формула изобретени 

Устройство дл  управлени  и защиты преобразовател  по авт, св. № 1336171, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надеж

ности, оно снабжено диодом и элементом И, входы которого подключены к выходам триггера управлейи , а его выход - через диод к выходу элемента ИЛИ,

.Z

фиг.З

-Н

.

фиг