Инвертор с защитой

 

J i:u)6peTeiine OTtiocHTCH к преоб)азовате.мыюй те.хнике, касается разработки преобразор.ателей напряжения постоянного тока в напряжение неременного тока и является усовер1не11ствова11ием изобретения но авт. св. № 1259445. Целью изобретения является расширение области использования нутем обеспечения возможности работы устройства на выпрямительную нагрузку. Цель достигается за счет введения в инвертор селектора 5 имнульсов между выходом датчика тока 12 и соединенными вместе входами узлов М1 новенной 4 и инерционной 6 защит. Селектор 5 шунтирует выход датчика тока 12 двумя нараллельпыми и встречно включенными одинаковы.ми ветвями, в каждую из которых входят нара,:|лельно соединенные резистор 39 (40) и быстродействую- Н1нй днод 41 (42), подключенные последова1ельно к диоду 37 (38) с накоплением заряда. На выходе формирователя 34 ноявятся информационные импульсы о нача.че перегрузки инвертора 1 только при превышении амплитудами импульсов с датчика тока 12 уровия, 5 нл. с со (Л со о 4; fanoA.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ цнг;ин,,--„,.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

i 6) ) 1259-! 15 (21 ) 385453(1, 24-07 (22) 07.02.85 !

46) 15.04.87. Ьюл.,х) 14 (71) Смоленский филиал Московского

:) Hcр гет ичсского и нс гитута и Росл а вл ьский завод алмазного инструмента (72) Л. O. 1Циряев, Ь. !!. Рязанов, !О. !!. ВлаcoБ и k). В. средорчснко (53) 621 314 57:621.316.925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ,Х)0 12594-1;:э, кл. !1 02 М 7/44, kl 02 1-! 7/122, I 4 01. 1(!85. (54) (!11ц1-:РTO) С ЛЛЩИТ0Г! (о/ ) lл !Обпс- (!1И(оТНосНТсН и нрсобр !30Bатсльной технике, касается разработки ире(н)разов)гlo,!cè !!апряжения постоянного тока и н;!пряжснис !!срсх!енного тОка и яВляе)ся усов(р!Иснствованием изобретения по авт.

„„SU„„1304149 А 2 (51) 4 Н 02 М 7 44, Н 02 H 7 122 св. ¹ 1259445. Целью изобретения является расширение области использования путем обеспечения возможности работы устроиства на выпрямитсльную нагрузку. Цель достllгастся за счет введения в инвертор селектора 5 импульсов между выходом датчика тока 12 и соединенными вместе входами узлов мгновенной 4 и инерционной 6 защит. Селектор 5 шунтирует выход датчика тока 12 двумя параллельными и встречно

Вк. I lo÷ HHBI M H Оди на ЕОБы м и Ветвями, В к(!жд) 10 из КОтОрllх входят парал.lс.lьно соединенные резистор 39 (40) и быстродействующий диод 41 (42), подключенные последовательно к дисду 37 (38) с накоплением заряда. На выходе формирователя 34 появятся информационныс импульсы о начале перегрузки инвсртора 1 только при превы- щ шенин амплитудами импульсов с датчика тока 12 уровня, 5 ил.

1304149

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к разработке преобразователей напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока.

Цель изобретения — расширение области использования путем обеспечения возможности работы устройства на выпрямительную нагрузку.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2—

4 — временные диаграммы его работы; на фиг. 5 — схема включения нагрузки.

Устройство содержит собственно инвертор 1, узел 2 индикации перегрузок, узел

3 запуска инвертора, узел 4 мгновенной защиты, селектор 5 импульсов, узел 6 инерционной зашиты и источник 7 постоянного тока.

В состав собственно инвертора входят силовые ключи 8 и 9 на транзисторах, управляющий трансформатор 10 тока, силовой 11 трансформатор, датчик 22 тока, нагрузка 13, резистор 14 положительной обратной связи и емкостный делитель на конденсаторах 15 и 16.

Узел индикации перегрузок состоит из индикатора 17, блокирующего ключа 18, кнопки 19 повторного запуска инвертора, исполнительного тиристора 20 и трансформатора

21 тока.

Узел запуска инвертора содержит блокирующий ключ 22, накопительный конденсатор 23 и динистор 24.

В состав узла мгновенной защиты входят шунтирующие диоды 25 и 26, исполнительный тиристор 27, исполнительные ключи (на транзисторах) 28 и 29, блокирующие ключи (на транзисторах) 30 и 31, а также выключатели 32 и 33 защиты.

Узел инерционной защиты содержит транзистор 34, накопительный конденсатор 35 и пороговый блок 36.

Селектор импульсов состоит из диодов

37 и 38 с накоплением заряда, токоограничивающих резисторов 39 и 40, а также быстродействующих диодов 41 и 42. Элементы вспомогательного назначения на фиг. 1 изображены без указания позиций. На схеме включения нагрузки (фиг. 5) показаны дроссель 43 и выпрямительные диоды 44 и 45.

В исходном состоянии инвертор 1 не работает. Ключи 8 и 9 заперты. Управляющие и информационные сигналы в устройстве зашиты не формируются. Идут только процессы заряда конденсаторов 15 и 16 емкостного делителя инвертора и конденсатора 23 узла запуска инвертора от источника 7. Ток заряда конденсатора 23 протекает через ключ 18. Поэтому индикатор 17 не светится. Исполнительные тиристоры 20 и 27 заперты. Как только напряжение на конденсаторе 23 достигает напряжения пробоя динистора 24, импульс тока поступает в базу ключа 9. Открывшись, ключ 9 подсоединяет трансформаторы 10 — 12 к конденсатору 16. Включаются II работу внутренние положительные обрат1(ые связи по току (через трансформатор 10 1 и lio напряжению (через резистор 14) . Начинается процесс преобразования постояного тока источника 7 в переменный ток íà вь1 ходе трансформатора 11.

Временная диаграмма работы инвертора при питании нагрузки 13 11еременным током приведена на фиг. 2. (Iopol H срабатывания мгновенной и инерционной защит одинаковы и по приведенному к их входам значению тока обозначены 11. В IlopM3tiüном режиме (О.. t(t.I) ток в диагонали инвертора меньше уровня 4. Инвертор работает в автогенераторном режиме с управлением ключами 8 и 9 от трансформатора 10. В момент времени t i происходит естественное насыщение сердечника тðàil«форматора 10 и, как следствие, закорачивание базовых цепей тр-1нзисторов 8 и 9.

gp Начинается процесс рассасывания зарядов в базе включающего тра(1 гнстора, например транзистора 8. Этот Ilp0113 идет на интервале времени (11, 4), с01(ровождаясь дальнейшим ростом тока. В момент времени 1 транзистор 8 запирается, формируя Ilcрепад напряжения на выходе гоансформатор3 11, Ток в диагонали инвертора переключается на транзистор 9, кото;10му 113 интервале времени (4, 4) приходится работать B IIIIверсном режиме. Умень,;13ясь IIoT («i)ICTaIIем встречно вклк1ченно(0 напряжения на к011денсаторе 16, этот ток (ротекает Ilo ()(!30вой обмотке трансформатора 1О. база-коллекторному переходу к,(юча 9 и первичным обмоткам трансформаторов 10 — 12

В транзисторе 9 накапливается заряд, готовя его к норма IbIIOI(ló реж1(м рабо35 ты. B момент време((и t i ток в д1Ä(l ni(3ли инвертора меняет 1,30p33 Icii Нс, срд(чник трансформатора 10 начиi.àåi перc(i,ii. ничиваться в обратном н31(равлс11нн 11 113 всех его обмотках появляются 1131:ряж(II(IS

4р обратных полярностей.

При 1)4 приведенн., и T0h llагрузhè превышает допустимое 3:131åïèå t,, è 13 работу вступает устройство 33 1 ч11ты. На и втер валс времени t вторичная обмотка тр311сфор 3тора 10, подключенная к узлу мг110301(ной

ЗаЩИтЬ1, ОКаЗЫВаЕтСЯ З31(ОРОЧЕН110й Э.1 vICliTHми 28 и 26 (или 25 и 29) . Порог срабатывания мгновенной 33I IHTû llo напряжению на вторичной обмотке (атчика 12 тока определяется числом lllv нтирую(цих ec p — fl переходов диода и транзистора. Сердечник трансформатора 10 при этом закорачиьании ненасыщен, значит вплоть дo момеliT3 изменения направления т >ка в диагонали пнвертора нужно обеспечить закорачивание вторичной обмотки трансформатора 10 электронными средствами. П .сть при превышении током значения вклю 1:(лся транзистор 28.

В момент достижения (аксимума тока меняется полярность напр» кения 113 i pa iicфор1304149 маторе 11. Это приводит к включению блокирующего ключа 30, удерживающего ключ

28 замкнутым и после уменьшения тока ниже уровня 4. В момент времени /; ток ший электрод исполнительного тиристора 27 поступает отпираю1ций импульс. Отпирание тиристора 27 приводит к срыву генерации инвертора за счет создания долговременной короткозамкнутой цепи из элементов 25--27 во вторичной обмотке транс40 форматора 10, а также к включению через трансформатор 21 исполнительного тиристора 20. При этом ключ 18 запирается и начинает светиться индикатор 17 перегрузки.

Тиристор 20, открывшись, запрещает функци- 45 онирование узла запуска инвертора 3 за счет устранения источника для заряда накопительного конденсатора 23.

Повторное вКлючение инвертора в работу осуществляется нажатием кнопки 19. Во время ее замкнутого состояния ситуация меняется лишь по отношению к тиристору 20, 50 который запирается. При отпускании кнопки !

9 начинается работа узла запуска инвертора.

В отсутствии селектора 5 импульсов уст55 ройство защиты работоспособно только для нагрузки 13, питаемой переменным током.

На фиг. 3 приведена временная диаграмв диа гона IH и н вертора меняет направление.

Меняется полярность напряжения и на обмотках трансформатора 10. Замыкается выключатель 32 защиты, создавая условия для разрыва искусственно созданной короткозамкнутой цепи во вторичной обмотке трансформатора 10 элементами 28 и 26.

Казалось бы, сама смена полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора 10 гарантирует снятие этой закоротки по причине запирания диода 26, необходимости в выключателях 32 и 33 защиты нет. Но задержки на запирание у реальных элементов схемы удерживают искусственно созданную закоротку и после смены направления тока в диагонали инвертора.

Эта задержка создает условия для срыва генерации ннвертора. С целью устранения 20 возможности срыва генерации инвертора вводятся не только выключатели 32 и 33, Но и элементы, обеспечивающие ненасыщенный режим работы транзисторов 30 и 31 (элементы не показаны на фиг. 1). ДополННТВ.,1üíûå меры направлены на повышение сн1стродействия узла мгновенной защиты в момент сННТНН искусственно созданной закоротки.

Одновременно с началом работы узла мгновенной зашиты включается и узел инерционной защиты. На интервал времени Ь нормально открытый транзистор 34 запирается, формируя импульсы, заряжающие накопительный конденсатор 35. В момент времени

l6 напряжение на конденсаторе достигает уровня Uli срабатывания порогового блока 36 и с его второй базы на управляюма работы устройства при питании нагрузки постоянным током, на фиг. 5 — - схема включения нагрузки. На фиг. 5 Нозициями обозначены выпрямительные диоды

44 и 45, дроссель 43, включенный в цепь переменного тока, и сопротивление нагрузки

46. С приходом напряжения обратной полярности в процессе выпрямления диоды 44 и 45 мгновенно не запираются. На короткое время вторичная обмотка трансформатора 11 закорачивается из-за явления перекрытия диодов. Если трансформатор 11 выполнен качественно и индуктивность его рассеяния мала, то закорачивание диодов

44 и 45 приводит к резкому нарастанию тока нагрузки. Даже введение дросселя 43 с целью увеличения индуктивности рассеяния трансформатора 11 не устраняет импульсов из-за перекрытия диодов 44 и 45.

Амплитуды импульсов тока зависят от сопротивления нагрузки 46, но в соответствии с временной диаграммой, приведенной на фиг. 3, амплитуды импульсов тока превышают уровень 4 даже тогда, когда «рабочие» значения тока нагрузки ее не достигают (сравнение и контроль значений тока идет по диаграмме выходного сигнала датчика 12 тока). «Всплески» тока короткого замыкания нарушают логику работы узла мгновенной защиты инвертора, формируют ложные импульсы на транзисторе 34, которые заряжают конденсатор 35 и, в конечном счете приводят к срабатыванию норогового блока 36 узта инерционной защиты. В результате этого нагрузка 13 ложно отключается от пита1ошей сети.

С целью устранения ложных срабатыва ний защиты в схему, изображенную на фиг. 1, введен селектор 5 импульсов. Процессы работы устройства для защиты инвертора в этом случае изображены на временной диаграмме на фиг. 4. Пороги срабатывания узлов мгновенной и инерционной защиты по значению напряжения на вторичной обмотке датчика 12 тока вчетверо превышают порог срабатывания диодов 37 и 38.

Поэтому, начиная со значения тока нагрузки вчетверо меньшего предельно допустимого, диод, например 37, через резистор 39 открывается импульсом 11 основного тока нагрузки и заряжает свок1 диффузионну1о емкость. Следующий сразу же за ним импульс тока i2 оот Т 1п1еP1р1еPкHрpbыlтTиHя Hдиодов 44 и 45 расходуется на разряд диффузионной емкости диода 37 и заряд его барьерной емкости. По этой причине на входы узлов мгновенной инерционной защиты он не поступает. Импульс 11 на выходе датчика 12 тока вызывает заряд диффузионной емкости диода 38 через резистор 40 и т. д., причем наличие резисторов 39 и 40 позволяет импульсам тока il и i» проходить на входы узлов защиты. Пока амплитуды их не превышают значения 111, узлы защиты не срабатывают. Только при превышении ампли1304149 иг! +

Сост а в ит ;i h О. Ме гаера нов а

Редактор Е. Копна Техред И. Верес Корректор, 1., атей

Заказ 1321/55 Тираж Вб! Подписное

В?!ИИП?! Государственного комитета (.О.Р по делам изобретении и откпв. пи

I 1 3035, Москва, Ж--35, !зах гпскаи наб., д. 1, 5

Производственно-поаиграфическос предприятие. г. Ужгород, уа.! ðî ° аи, 1 тудами импульсов i> и 4 уровня 4 на выходе формирователя 34 появляются информационные импульсы о начале перегрузки инвертора и его устройство для защиты начинает функционировать в соответствии с описанным.

Г

Формула изобретения

Инвертор с защитой по авт. св. № 1259445, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования путем обеспечения возможности работы устройства на выпрямительную нагрузку, выход датчика тока подключен к входам у". лов мгновенной и инерционной защиты через селектор импульсов, содержащий две параллельные и встречНо включенные ветви, каждая из которых включает диод с накоплением заряда, резистор и быстродейству1ощий диод, причем параллельно соединенныс резистор и быстродействующий диод по;;клкхчены послсдова10 тельно к диоду с накоплением заряда так, что их катоды включены вместе.