МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР

МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР


RU (11) 2058657 (13) C1

(51) 6 H02M7/48 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 92011864/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.12.14 
(45) Опубликовано: 1996.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент WO N 90/16111, кл. H 02P 6/02, 1991. 2. Европейский патент N 0397514, кл. H 02P 7/00, 1991. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "Эметрон" 
(72) Автор(ы): Сулейманов У.М.; Коломейцев В.Л.; Звездунов Д.А.; Коломейцев Л.Ф.; Пахомин С.А. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "Эметрон" 

(54) МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам управления однофазным реактивным электродвигателем для бытовой техники. Сущность изобретения: мостовой инвертор содержит переключатели и обратные диоды. Нагрузка и обмотка двигателя соединены последовательно с переключателями и внешним источником тока, а схема его управления включает в себя компаратор, логический элемент И, датчика тока, источник опорного тока. Для упрощения конструкции инвертор снабжен одновибратором, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с входом элемента И, выход которого соединен с переключателем. 2 з. п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам управления однофазными реактивными электродвигателями для бытовой техники, например для стиральных машин.

Известно устройство управления реактивным двигателем [1] Статор реактивного двигателя содержит несколько полюсов, сгруппированных попарно и расположенных на диаметрально противоположных сторонах статора. В каждой паре статорных полюсов обмотки подключаются к внешнему источнику питания постоянного тока через два переключателя с независимым управлением. Первый переключатель соединяет обмотки с положительным зажимом источника, а второй с отрицательным. Два диода, взаимодействующие с переключателями, обеспечивают непрерывное и однонаправленное протекание тока через обмотки. Блоки управления формируют сигналы управления для переключателей. Причем сигналы на замыкание каждой пары переключателей приходят одновременно, а сигналы на их размыкание сдвинуты во времени.

Недостатками данного технического решения являются сложность системы управления и то, что сигналы на замыкание каждой пары переключателей проходят одновременно, а на размыкание сдвинуты во времени, что не позволяет эффективно управлять реактивным двигателем.

Известен мостовой инвертор и схема управления таким инвертором [2] который предназначен для подачи питания на многофазную переключаемую реактивную электрическую машину. Фазные 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 вторым логическим уровнем, когда измеренный ток меньше опорного на вторую заданную величину.

Недостатком данного источника 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.

Изобретение направлено на упрощение мостового инвертора и схемы его управления.

С этой целью в мостовом инверторе, содержащем последовательную цепь из первого переключателя, выводов для подключения нагрузки и второго переключателя, включенную между выводами для подключения источника питания, два обратных диода, один из которых включен параллельно последовательной цепи из первого переключателя и выводов для подключения нагрузки, а другой параллельно последовательной цепи из второго переключателя и выводов для подключения нагрузки. Кроме того, компаратор, логический элемент И, токоизмерительный элемент, включенный входными выводами последовательно в цепь, образованную переключателями и выводами для подключения нагрузки, источник опорного напряжения, при чем выходы источника опорного напряжения и токоизмерительного элемента соединены с соответствующими входами компаратора, управляющий элемент для формирования сигналов на включение и отключение переключателей, соединенный выходом с первым входом логического элемента И, выход которого соединен с входом управления второго переключателя, согласно изобретению, схема управления снабжена дополнительным элементом одновибратором, вход которого соединен с выходом компаратора и выходом управляющего элемента, выход с вторым входом логического элемента, а выход управляющего элемента, например датчика положения ротора реактивного электродвигателя, соединен с входом управления первого переключателя. При этом сигнал на выключение переключателей на выходе управляющего элемента является запускающим для одновибратора, а сигнал, формируемый на выходе одновибратора после его запуска, является сигналом на выключение переключателя.

Для снижения пульсаций тока реактивного двигателя в мостовом инверторе управляющий элемент снабжается вторым выходом, который соединен с входом-одновибратора.

С целью использования в качестве токоизмерительного элемента обыкновенного шунта, не требующего гальваноразвязок, этот элемент схемы последовательно включается в цепь между вторым переключателем и выводами для подключения источника питания.

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

На фиг. 1 изображен мостовой инвертор и схема его управления; на фиг.2 мостовой инвертор и схема его управления с уменьшенными пульсациями тока в нагрузке; на фиг. 3 временные диаграммы; на фиг.4 пример выполнения управляющего элемента.

Мостовой инвертор содержит (фиг.1) первый переключатель 1 и второй переключатель 2, соединенные последовательно с выводами 3 и 4 для подключения нагрузки, а также первый обратный диод 5, включенный параллельно последовательной цепи из переключения 1 и выводов 3 и 4 для подключения нагрузки, и второй обратный диод 6, включенный параллельно последовательной цепи из переключателя 2 и выводов для подключения нагрузки. К последовательной цепи из переключателей и выводов для подключения нагрузки при помощи выводов 7 и 8 подключен внешний источник 9 питания. Схема содержит также измерительный элемент 10, включенный последовательно в цепь между переключателем 2 и выводом 8, источник 11 опорного тока и компаратор 12. Выход элемента 10 соединен с первым входом компаpатора 12. Выход источника 11 соединен с вторым входом компаратора 12. Выход компаратора соединен с входом одновибратора 13. Выход одновибратора соединен с вторым входом логического элемента 14. Выход элемента 14 соединен с входом управления переключателя 2. Кроме того, схема содержит управляющий элемент 15, выход которого соединен с входом управления переключателя 1 и с первым входом элемента 14, а также входом одновибратора 13.

Схема может быть дополнена (фиг.2) вторым выходом управляющего элемента 15, который соединен с входом одновибратора 13.

Работу инвертора (фиг.2) можно пояснить временными диаграммами (фиг.3). Сигнал на подключение нагрузки к источнику 9 питания, т.е. на замыкание переключателей 1,2 в момент времени t1, вырабатывается элементом 15 и с его первого выхода (фиг.3а) поступает на вход управления переключателя 1, а также на первый вход элемента 14. Одновременно на втором выходе элемента 15, на выходе компаратора 12 и выходе одновибратора 13 (фиг.3б,г) присутствует сигнал на замыкание переключателя 2, поступающий на первый вход элемента 14. Таким образом, сигнал на замыкание, поступающий на вход переключателя 1, а также совпадение сигналов на замыкание на обоих входах элемента 14 и появление такого же сигнала на его выходе (фиг.3д) в момент t1 вызывают замыкание обоих переключателей и проявление нарастающего тока в нагрузке (фиг.3,в) и через переключатель 2 в компараторе 12 (фиг.3е). В тот момент, когда мгновенное значение тока компаратора преобразованное элементом 10, превысит значение опорного тока iоп, вырабатываемое элементом 11, компаратор 12 в момент времени t2 подает на вход одновибратора 13 сигнал на отключение переключателя 2. Одновибратор 13 в течение заданного интервала времени t3 t2 вырабатывает сигнал (фиг. 3г) на размыкание переключателя 2, который, пройдя через элемент 14, вызывает размыкание переключателя 2. При этом ток в нагрузке перестает нарастать и в течение интервала t3 t2 спадает, замыкаясь через обратный диод 5. Ток компаратора 12 (фиг.3е), протекающий через переключатель 2, прерывается на время, равное t3 t2.

Повторное замыкание переключателя 2 возможно только после интервала времени, задаваемого одновибратором 13, что ограничивает предельную частоту коммутаций переключателя 2.

Сигнал на отклонение нагрузки от источника питания вырабатывается элементом 15 и поступает с его первого выхода на переключатель 1 и второй вход элемента 1-4, а также с его второго выхода на вход одновибратора 13. По сигналу на отключение нагрузки размыкаются переключатели 1, 2, причем одновибратор обеспечивает разомкнутое состояние переключателя 2 в течение заданного интервала времени t5 t4. После размыкания переключателей 1 и 2 ток в нагрузке быстро спадает через диоды 5 и 6 под действием обратного напряжения.

Пример конкретного выполнения управляющего элемента 15 с использованием интегрального таймера КР1006ВИ1 с пояснением части его внутренней структуры приведен на фиг. 4. В состав управляющего элемента входит также оптический датчик положения ротора электродвигателя на элементах HL и VD. Фотодиод VD изменяет свою проводимость в зависимости от углового положения ротора управляемого электродвигателя, а интегральная схема D1 формирует сигнал на замыкание или размыкание переключателей по двум выходам: "активному" и "пассивному", соответствующим выходу I (вывод 3 схемы D1) и выходу II (вывод 7 схемы D1) управляющего элемента 15. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР, содержащий последовательную цепь из первого переключателя, выводов для подключения нагрузки и второго переключателя, включенную между выводами для подключения источника питания, два обратных диода, один из которых включен параллельно последовательной цепи из первого переключателя и выводов для подключения нагрузки, а другой параллельно последовательной цепи из второго переключателя и выводов для подключения нагрузки, кроме того, компаратор, логический элемент И, токоизмерительный элемент, включенный входными выводами последовательно в цепь, образованную переключателями и выводами для подключения нагрузки, источник опорного напряжения, при этом выходы источника опорного напряжения и токоизмерительного элемента соединены с соответствующими входами компаратора, управляющий элемент для формирования сигналов на включение и отключение переключателей, соединенный выходом с первым входом логического элемента И, выход которого соединен с входом управления второго переключателя, отличающийся тем, что в него введены одновибратор, вход которого соединен с выходами компаратора и управляющего элемента, а выход с вторым входом логического элемента И, выход управляющего элемента соединен с входом управления первого переключателя, при этом сигнал на выключение переключателей на выходе управляющего элемента является запускающим для одновибратора, а сигнал, формируемый на выходе одновибратора после его запуска, является сигналом на выключение переключателя.

2. Инвертор по п.1, отличающийся тем, что управляющий элемент снабжен вторым выходом, который соединен с входом одновибратора.

3. Инвертор по п.1 или 2, отличающийся тем, что токоизмерительный элемент последовательно включен в цепь между вторым переключателем и выводом для подключения источника питания.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru