Мостовой инвертор

 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам управления реактивным индукторным электродвигателем для бытовой и автомобильной техники. Мостовой инвертор содержит ключи, обратные диоды, обмотку двигателя, соединенную последовательно с ключами и источником силового питания, блок питания для управляющего элемента. Предложена схема передачи управляющего сигнала с одного ключа на другой через резистор, не имея развязывающих устройств. Технический результат - упрощение. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам управления реактивными индукторными электродвигателями для бытовой и автомобильной техники.

Известен мостовой инвертор и схема управления таким инвертором (см. патент ЕПВ (ЕР) N 0397514 Н 02 Р 7/00 РЖ Изобретения стран мира N 20, 1991 г. . Вып. 107. С. 29), который предназначен для питания многофазной переключаемой реактивной электрической машины. Плечи инвертора состоят из верхнего и нижнего коммутационных элементов, соединенных последовательно с фазными обмотками машины. Верхний обратный диод включен параллельно последовательной цепи, образованной верхним коммутационным элементом и фазной обмоткой. Нижний обратный диод включен параллельно последовательной цепи, образованной нижним коммутационным элементом и соответствующей фазной обмоткой. Последовательные цепи подсоединены к внешнему источнику постоянного тока. Схема управления состоит из нескольких токоизмерительных блоков, каждый из которых соединен с соответствующим фазным плечом инвертора и вырабатывает сигнал, пропорциональный мгновенному значению протекающего по нему фазного тока. Схема имеет блок, формирующий опорный ток, и несколько компараторов. Каждый компаратор, соединенный с соответствующим измерительным блоком, сравнивает измеренную величину тока с опорной и вырабатывает сигнал с первым логическим уровнем, когда измеренный ток превышает опорный на первую заданную величину, и сигнал со вторым логическим уровнем, когда измеренный ток меньше опорного на вторую заданную величину.

Недостатком данного мостового инвертора, принятого за прототип, и схемы управления таким инвертором также является сложность системы управления, связанная с заданием отклонения фактического тока относительно опорного на две заданные величины. Предлагаемое изобретение направлено на упрощение мостового инвертора и схемы его управления. С этой целью в мостовом инверторе, содержащем последовательную цепь из первого ключа, выводов для подключения нагрузки и второго ключа, включенную между выводами для подключения источника силового питания, два обратных диода, один из которых включен параллельно последовательной цепи из первого ключа и выводов для подключения нагрузки, а другой параллельно последовательной цепи из второго ключа и выводов для подключения нагрузки, кроме того, управляющий элемент для формирования сигналов на включение и отключение ключей, соединенный выходом с входом регулятора, для изменения длительности и сдвига сигнала, выход которого соединен с входом управления первого ключа, блок питания управляющего элемента и регулятора, имеющий первый и второй выводы, резистор, подключенный первым выводом к выходу управляющего элемента, а вторым - к одному из выводов блока питания, например к первому, отличающийся тем, что блок питания управляющего элемента и регулятора первым выводом связан с силовым источником питания через резистор, соединенный в точке соединения первого ключа с выводом источника силового питания, при этом второй вывод блока питания соединен с точкой соединения первого ключа с нагрузкой, а управление вторым ключом осуществляется через резистор, первый вывод которого соединен с выходом управляющего элемента, а второй - с входом управления второго ключа, при этом сигнал на включение второго ключа появляется с момента отсутствия тока нагрузки, а выключение второго ключа происходит при появлении на выходе управляющего элемента сигнала на закрытие и протекании тока через диод, подключенного параллельно последовательной цепи из второго ключа и выводов для подключения нагрузки.

Данное техническое решение значительно упрощает конструкцию мостового инвертора и схему его управления, что существенно снижает его стоимость и позволяет использовать реактивные индукторные электродвигатели для бытовой и автомобильной техники.

В дальнейшем изобретение поясняется примером конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны: фиг.1 - мостовой инвертор; фиг.2 - мостовой инвертор (дополненный вариант); фиг.3 - временные диаграммы.

Мостовой инвертор содержит (см. фиг.1) первый ключ 1 и второй ключ 2, соединенные последовательно с выводами для подключения нагрузки 3 и 4, а также первый обратный диод 5, включенный параллельно последовательной цепи из ключа 1 и выводов для подключения нагрузки 3 и 4, и второй обратный диод 6, включенный параллельно последовательной цепи из ключа 2 и выводов для подключения нагрузки. К последовательной цепи из ключей и выводов для подключения нагрузки при помощи выводов 7 и 8 подключен силовой источник питания 9. Имеется также блок питания 12, первый вывод 15 которого соединен через резистор 13 с выводом 7 источника силового питания, а второй вывод - с выводом 3 подключения нагрузки, управляющий элемент 10, выход которого соединен с входом регулятора 11, выход которого соединен с входом первого ключа 1, резистор, подключенный первым выводом к выходу управляющего элемента 10, а вторым - к входу управления ключа 2. Управляющий элемент и регулятор питаются от блока питания 12.

Работу инвертора (см. фиг.1) можно пояснить при помощи временных диаграмм (см. фиг.3).

Сигнал на открытие второго ключа 2 поступает с источника силового питания 9 через резистор 13 (фиг. 3, е), резистор 16, резистор 14 (фиг.3, г - напряжение на резисторе относительно вывода 8). Блок питания 12 получает питание от источника силового питания через резистор 13 при открытии второго ключа. Управляющий элемент, который выполняет функцию датчика положения ротора двигателя, выдает сигнал (фиг. 3, а) на вход регулятора, который обрабатывает сигнал и управляет первым ключом (фиг.3, б). При открытии первого ключа нарастает ток нагрузки (фиг. 3, в), но при закрытии регулятором первого ключа ток спадает медленно, протекая через диод 6 (фиг. 3, е), если управляющий элемент сохраняет сигнал на открытие ключей. При открытии обратного диода 6 потенциал вывода 3 становится практически равным потенциалу вывода 8, т.е. напряжение на входе управления ключа 2 становится практически равным напряжению на выходе управляющего элемента (фиг.3, г), и ключ 2 останется в открытом состоянии. Выключение второго ключа происходит только при протекании тока через диод 6 и появлении на выходе управляющего элемента сигнала на закрытие (фиг. 3, е).

Для увеличения мощности блока питания управляющего элемента и регулятора блок питания связан через резистор 18 с отдельным источником питания 17, имеющим гальваническую связь с точкой соединения второго ключа с силовым источником питания.

Для защиты входа второго ключа от перенапряжения введен ограничитель максимального напряжения 20 на входе второго ключа относительно точки соединения второго ключа с силовым источником питания.

Для обеспечения надежного закрытия второго ключа введен диод 19 параллельно резистору 14, подключенному к входу второго ключа. Анод диода подключен к входу второго ключа.

Формула изобретения

1. Мостовой инвертор, содержащий последовательную цепь из первого ключа, выводов для подключения нагрузки и второго ключа, включенную между выводами для подключения источника силового питания, два обратных диода, один из которых включен параллельно последовательной цепи из первого ключа и выводов для подключения нагрузки, а другой - параллельно последовательной цепи из второго ключа и выводов для подключения нагрузки, кроме того, управляющий элемент для формирования сигналов на включение и отключение ключей, соединенный выходом с входом регулятора, для изменения длительности и сдвига сигнала, выход которого соединен с входом управления первого ключа, блок питания для управляющего элемента и регулятора, имеющий первый и второй выводы, резистор, подключенный первым выводом к выходу управляющего элемента, а вторым - к одному из выводов блока питания, например к первому, отличающийся тем, что блок питания первым выводом связан с источником силового питания через резистор, соединенный в точке соединения первого ключа с выводом источника силового питания, при этом второй вывод блока питания соединен с точкой соединения первого ключа с нагрузкой, а управление вторым ключом осуществляется через резистор, первый вывод которого соединен с выходом управляющего элемента, а второй - с входом управления второго ключа, при этом сигнал на включение второго ключа появляется с момента отсутствия тока нагрузки, а выключение второго ключа происходит при появлении на выходе управляющего элемента сигнала на закрытие и протекании тока через диод, подключенного параллельно последовательной цепи из второго ключа и выводов для подключения нагрузки.

2. Мостовой инвертор по п.1, отличающийся тем, что блок питания связан через резистор с отдельным источником питания, имеющим гальваническую связь с точкой соединения второго ключа и источника силового питания.

3. Мостовой инвертор по п.1, отличающийся тем, что дополнительно введен ограничитель максимального напряжения на входе управления второго ключа относительно точки соединения второго ключа с силовым источником питания.

4. Мостовой инвертор по п.1, отличающийся тем, что параллельно резистору, подключенному к входу второго ключа, дополнительно введен диод, анод диода подключен к входу второго ключа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3