мостовой инвертор и схема его управления

Формула изобретения

Мостовой инвертор, содержащий последовательную цепь из первого ключа, выводов для подключения нагрузки и второго ключа, включенную между выводами для подключения источника 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, компаратор, логический элемент И, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, управляющий элемент, соединенный своим выходом с входом управления второго ключа и с первым входом логического элемента И, выход которого, в свою очередь, соединен с входом управления первого ключа, а также одновибратор, отличающийся тем, что вход одновибратора соединен с выходом логического элемента И и с входом управления первого ключа, выход - со вторым входом логического элемента И, второй вход компаратора подключен в точке соединения второго ключа с нагрузкой, при этом второй ключ выполняет функции токоизмерительного элемента, выход компаратора соединен с третьим входом логического элемента И, при этом сигнал на выключение первого ключа, который может прийти как со стороны управляющего элемента через первый вход логического элемента, так и со стороны компаратора, является запускающим для одновибратора, а сигнал, формируемый на выходе одновибратора после его запуска, является удерживающим первый ключ в выключенном состоянии на заданное одновибратором время.

Описание изобретения к патенту

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 (патент RU 2094937 C1, кл. 6 H 02 M 7/48, H 02 P 7/36), который предназначен для питания реактивной индукторной 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 токоизмерительного элемента, включенного входными выводами последовательно в цепь, образованную ключами и выводами для подключения нагрузки, одновибратора, вход которого соединен с выходом управляющего элемента, а выход соединен с входом управления первого ключа.

Недостатком данного мостового инвертора, принятого за прототип, и схемы управления таким инвертором является необходимость иметь токоизмерительный элемент. Предлагаемое изобретение направлено на упрощение мостового инвертора и схемы его управления. С этой целью в мостовой инвертор, содержащим последовательную цепь из первого ключа, выводов для подключения нагрузки и второго ключа, включенную между выводами для подключения источника 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, компаратор, логический элемент "И", источник опорного напряжения, управляющий элемент, для формирования сигналов на включение и отключение ключей, соединенный своим выходом с входом второго ключа и с первым входом логического элемента "И", выход которого соединен с входом управления первого ключа, согласно данного заявления, введен одновибратор, вход которого соединен с выходом логического элемента "И" и с входом первого ключа, выход одновибратора соединен со вторым входом логического элемента "И", первый вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, а второй вход соединен в точке соединения второго ключа с фазной обмоткой, (второй ключ выполняет функции токоизмерительного элемента), выход компаратора соединен с третьим входом логического элемента "И", при этом сигнал на выключение первого ключа, который может прийти как со стороны управляющего элемента, так и со стороны компаратора, является запускающим для одновибратора, а сигнал, формируемый на выходе одновибратора после его запуска, является удерживающим ключ в выключенном состоянии на заданное одновибратором время.

Данное техническое решение упрощает конструкцию мостового инвертора и схему его управления, и снижает его стоимость.

В дальнейшем изобретение поясняется примером конкретного выполнения со ссылками, на прилагаемые чертежи, на которых показаны:

фиг. 1 - мостовой инвертор и схема его управления;

фиг. 2 - временные диаграммы.

Мостовой инвертор содержит (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 (зажимов) 7 и 8 подключен внешний источник питания 9. Инвертор содержит также источник опорного напряжения 11 и компаратор 12 - первый вход которого соединен с выводом 4. Выход источника 11 соединен со вторым входом компаратора 12. Выход компаратора 12 соединен с третьим входом логического элемента 10. Выход одновибратора 13 соединен со вторым входом логического элемента 10. Выход элемента 10 соединен с входом управления ключа 1. Кроме того, схема содержит управляющий элемент 14, выход которого соединен с входом управления ключа 2 и с первым входом элемента 10.

Работу инвертора (фиг. 1) можно пояснить при помощи временных диаграмм (фиг. 2). Сигнал на подключение нагрузки к источнику питания 9, т.е. на замыкание ключей 1 и 2 в момент времени t₁, вырабатывается элементом 14 (фиг. 2, а) и с его выхода поступает на вход управления ключа 2, а также на первый вход элемента 10. Таким образом, сигнал на замыкание, поступающий на вход ключа 2, а также совпадение сигналов на замыкание на входах элемента 10 и появление такого же сигнала на его выходе (фиг. 2,д) в момент t₁ вызывают замыкание обоих ключей и нарастание тока в нагрузке i₂ (фиг. 2,в) и i₁ через ключ 1 (фиг. 2,е). В момент времени t₂, когда мгновенное значение напряжения на ключе 2, имеющее однозначную связь с током i₂, превысит значение опорного напряжения u_оп, вырабатываемое элементом 11, компаратор 12 выдает на третий вход логического элемента 10 сигнал на отключение ключа 1 (фиг 2,б). В этот момент запускается одновибратор 13 на заданный интервал времени t₂-t₃, в течение которого на втором входе логического элемента 10 удерживается сигнал (фиг. 2, г), который, проходя через элемент 10, держит разомкнутым ключ 1. Ток в нагрузке перестает нарастать и в течение интервала t₂-t₃ спадает, замыкаясь через обратный диод 6. Ток i₁, протекавший через ключ 1, прерывается на время, равное t₃-t₂. Повторное замыкание ключа 1 возможно только после интервала времени, задаваемого одновибратором 10, что ограничивает предельную частоту коммутаций ключа 1. Сигнал на отключение нагрузки от источника питания вырабатывается элементом 14 в момент времени t₄ и поступает через первый вход элемента 10 на ключ 1 и на вход ключа 2. По сигналу на отключение нагрузки размыкаются ключи 1 и 2, причем одновибратор обеспечивает разомкнутое состояние ключа 1 в течение заданного интервала времени t₄-t₅. После размыкания ключей 1 и 2 ток в нагрузке быстро спадает через диоды 5 и 6 под действием обратного напряжения.