ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных ключевых преобразователях для защиты силовых полупроводниковых приборов от сверхтоков.

Известен двухтактный преобразователь напряжения [1], содержащий усилитель мощности, узел защиты, включающий в себя датчик тока, выпрямитель, пороговый узел, RS-триггер и логический элемент И, связанные с блоком логической обработки сигналов, соединенным с задающим генератором и широтно-импульсным модулятором, при этом выход задающего генератора подключен к первому входу блока логической обработки сигналов и через широтно-импульсный модулятор к первому входу логического элемента И, выход которого связан со вторым входом блока логической обработки сигналов, выход выпрямителя через пороговый узел подключен к одному из входов RS-триггера, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И.

Недостатком указанного двухтактного преобразователя напряжения является невозможность его применения в схемах преобразования с числом фаз больше двух, поскольку перемагничивание токового трансформатора осуществляется противоположными полупериодами рабочего цикла.

Также применение асинхронного RS-триггера может привести к неустойчивой работе узла защиты ввиду возможности появления сигналов на обоих входах одновременно, что для некоторых типов логики является запрещенной комбинацией.

Задачей, на решение которой направлено создание заявленного изобретения, является расширение функциональных возможностей и повышение надежности работы преобразователя.

Задача решается тем, что в преобразователе напряжения, содержащем усилитель мощности, узел защиты, включающий в себя датчик тока, выпрямитель, пороговый узел, триггер и логический элемент И, связанный с блоком логической обработки сигналов, соединенным с задающим генератором, при этом выход задающего генератора подключен к первому входу блока логической обработки сигналов и через широтно-импульсный модулятор к первому входу логического элемента И, выход которого связан со вторым входом блока логической обработки сигналов, выход выпрямителя через пороговый узел подключен к одному из входов триггера, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И, указанные усилитель мощности, выпрямитель и блок логической обработки сигналов выполнены n-фазными, в узел защиты введены (n-1) датчиков тока, n-фазное размагничивающее устройство, указанный триггер выполнен в виде синхронного D-триггера с асинхронным сбросом, при этом вход каждого из n датчиков тока включен в цепь протекания тока соответствующей фазы n-фазного усилителя мощности, выход каждого из датчиков тока подключен к соответствующим входам n-фазного размагничивающего устройства, выходы которого подключены к соответствующим входам n-фазного выпрямителя, D-вход синхронного D-триггера с асинхронным сбросом использован для подачи сигнала установки указанного триггера в исходное состояние, а его синхронизирующий вход соединен с выходом задающего генератора, каждый из n выходов блока логической обработки сигналов соединен с соответствующими управляющими n входами n-фазного усилителя мощности, при этом блок логической обработки сигналов закрывает транзисторы усилителя мощности при сбросе триггера в состояние, запрещающее прохождение сигналов с выхода широтно-импульсного модулятора через логический элемент И на второй вход блока логической обработки сигналов.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя напряжения при n=2, на фиг.2 - эпюры напряжений, характеризующие работу устройства.

Устройство содержит двухфазный усилитель мощности 1, узел защиты, включающий в себя два датчика тока 2, двухфазный выпрямитель 3, пороговый узел 4, логический элемент И 5, двухфазный блок логической обработки сигналов 6, задающий генератор 7, широтно-импульсный модулятор 8, синхронный D-триггер с асинхронным сбросом 9, двухфазное размагничивающее устройство 10.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

Сигналом, постоянно поступающим на вход D, синхронный D-триггер с асинхронным сбросом 9 установлен в исходное состояние. В исходном состоянии триггер 9 разрешает прохождение сигналов управления с выхода широтно-импульсного модулятора 8 через логический элемент И 5 на вход блока логической обработки сигналов 6, и преобразователь напряжения работает без влияния со стороны узла защиты.

При превышении током транзистора какой-либо из фаз двухфазного усилителя мощности 1 допустимого, наперед заданного значения, сигнал на входе порогового узла 4 превысит порог его срабатывания, и на его выходе появится сигнал, поступающий на вход сброса триггера 9 в состояние, запрещающее прохождение сигналов управления с выхода широтно-импульсного модулятора 8 через логический элемент И 5 на вход блока логической обработки сигналов 6, который, в свою очередь, закроет соответствующий транзистор усилителя мощности 1 до момента, когда на синхронизирующий вход триггера 9 придет фронт импульса с выхода задающего генератора 7, устанавливающий триггер 9 в исходное состояние по напряжению установки, постоянно присутствующему на входе D триггера 9. Указанный триггер 9 по этому сигналу установится в исходное состояние при условии, что к этому моменту времени сигнал с выходной обмотки токового трансформатора датчика тока 2 станет ниже значения порогового напряжения срабатывания порогового узла 4, на выходе которого в этом случае установится исходный сигнал.

В случае, если ток указанного транзистора усилителя мощности 1 не снизится к этому моменту времени до допустимого значения, то исходное состояние триггера 9 будет восстановлено следующим фронтом сигнала задающего генератора 7 после появления исходного сигнала на выходе порогового узла 4. До момента восстановления исходного состояния триггера 9 прохождение сигнала с выхода широтно-импульсного модулятора 8 через логический элемент И 5 будет запрещено и транзистор соответствующей фазы будет выключен.

Размагничивание каждого из токовых трансформаторов датчиков тока 2 происходит с помощью двухфазного размагничивающего устройства 10 в паузе рабочего цикла соответствующей фазы усилителя мощности 1 и может осуществляться известными способами.

Задача двухфазного выпрямителя 3 заключается в выпрямлении напряжений с выходных обмоток токовых трансформаторов датчиков тока 2 каждой из фаз.

Выделение наибольшего из указанных напряжений и их последующее сравнение с пороговым напряжением осуществляется пороговым узлом 4.

Применение описанного преобразователя напряжения в импульсных ключевых преобразователях расширяет их функциональные возможности и позволяет повысить их надежность.

В настоящее время на предприятии ФНПЦ ЗАО НПК(О) "Энергия" предлагаемое устройство внедрено в производство в составе выпускаемой продукции. Испытания и эксплуатация у потребителей подтвердили его высокие технические характеристики.

Источники информации
1. А.с. СССР 982161, кл. Н 02 М 3/335, G 05 F 1/64, БИ 46 от 15.12.82 г. (прототип).