ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Полезная модель относится к области электротехники, и может быть использована при проектировании источников электропитания стрелочных электроприводов железнодорожных стрелок.
Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий последовательно включенные генератор, делитель-распределитель импульсов, усилители, формирователи импульсов, три однофазных инвертора напряжения, а также пускозащитное устройство, релейный блок, блок конденсаторов и трансформаторы (Коган ДА., Эткин З.А. Аппаратура электропитания железнодорожной автоматики. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987, с.59-72, рис.3.6-3.9).
Недостатком известного преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение являются большие масса и габариты. Так, суммарный вес известного преобразователя составляет 109 кг, а габариты его основных блоков имеют размеры: 775×350×375, 173×236×197 и 155×152×197 мм.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий блок управления, к выходам которого подключены соответствующие входы блока инверторов напряжения, состоящего из однофазных инверторов напряжения, пускозащитное устройство, подключенное к блоку управления, а также трансформаторы, включенные на выходах блока инверторов напряжения (Коган Д.А., Молдавский М.М. Аппаратура электропитания железнодорожной автоматики. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003, с.45-58, рис.3.9-3.12).
Недостатком данного преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение также являются большие масса и габариты, вызванные тем, что в нем используются трансформаторы, а также релейное пускозащитное устройство. Кроме того, в данном преобразователе, как блок управления, так и блок инверторов напряжения реализованы на отдельных компонентах: блок управления - на интегральных микросхемах малой и средней степени интеграции, дискретных элементах и трансформаторах, блок инверторов напряжения - на тиристорах, диодах, индуктивностях, конденсаторах и трансформаторах.
Задача полезной модели заключается в уменьшении массогабаритных показателей преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение.
Технический результат достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий блок управления и блок инверторов напряжения, состоящий из однофазных инверторов напряжения, введен блок оптронной развязки, входы управления которого подключены к соответствующим выходам блока управления, контрольные входы - к контрольным выходам блока инверторов напряжения, выходы управления - к соответствующим входам блока инверторов напряжения, контрольные выходы - к контрольным входам блока управления.
Схема преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение приведена на фиг.1. Схема варианта реализации блока оптронной развязки представлена на фиг.2.
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение содержит блок управления 1, блок оптронной развязки 2 и блок инверторов напряжения 3.
Блок управления 1 преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение выполнен в виде микроконтроллера типа PIC16F628 (Microchip Tech., http://www.microchip.com/), блок инверторов напряжения 3 - в виде силовой микросборки типа IPM75CLA060 (Mitsubishi Electric Semi., http://www.mitsubishichips.com/). в корпусе которой размещаются силовые ключи и драйверные схемы.
Все три блока заявляемого преобразователя постоянного напряжения в переменное трехфазное напряжение размещены на одной печатной плате в габаритах 220×100×60 мм, масса которой вместе с блоками управления 1, оптронной развязки 2 и инверторов напряжения 3 составляет 0,9 кг.
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение имеет следующие соединения. Выходы 1.1-1.6 блока управления 1 подключены к входам управления 2.1-2.6 блока оптронной развязки 2. Контрольные входы 1.7.1-1.7.4 блока управления 1 подключены к контрольным выходам 2.7.7.1-2.7.2 блока оптронной развязки 2. Выходы управления 2.8-2.13 блока оптронной развязки 2 подключены к входам управления 3.1-3.6 блока инверторов напряжения 3. Контрольные входы 2.14.1-2.14.4 блока оптронной развязки 2 подключены к контрольным выходам 3.7.1-3.7.4 блока инверторов напряжения 3.
Блок оптронной развязки 2 (фиг.2) реализован на оптопарах 2.15 - 2.24 типа 4N35S (LiteOn, http://www.liteon.com/), а также резисторах 2.25-2.30 с электрическим сопротивлением 220 Ом, резисторах 2.31-2.40 с электрическим сопротивлением 20 кОм и резисторах 2.41-2.50 с электрическим сопротивлением 100 кОм.
Блоки управления 1, оптронной развязки 2 и инверторов напряжения 3 подключены также к источникам постоянного напряжения (не показаны на фиг.1 и 2).
Входом преобразователя постоянного напряжения в переменное напряжение является вход 1.8 блока управления 1, выходом - рабочие выходы 3.8-3.10 блока инверторов напряжения 3.
Заявляемый преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение является преобразователем с микропроцессорным управлением, использующим широтно-импульсную модуляцию для формирования трехфазного переменного напряжения, и работает следующим образом.
В исходном состоянии при отсутствии на входе 1.8 блока управления 1 команды на перевод стрелок выходы 1.1-1.6 блока управления 1, рабочие выходы блока оптронной развязки 2.8-2.13 и рабочие выходы 3.8-3.10 блока инверторов напряжения 3 находятся в высокоимпедансном состоянии. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение энергию, необходимую для перевода стрелок, не вырабатывает.
При поступлении на вход 1.8 блока управления 1 команды на перевод стрелок этот блок формирует на своих выходах 1.1-1.6 сдвинутые друг относительно друга на 120° импульсы постоянного напряжения, которые поступают на входы управления 2.1-2.6 блока оптронной развязки 2 (см. фиг.1). Блок оптронной развязки 2 обеспечивает гальваническое разделение как управляющих сигналов от блока управления 1 к силовым схемам блока инверторов напряжения 3, так и контрольных сигналов от блока инверторов напряжения 3 к блоку управления 1. Кроме того, оптоэлектронная развязка блока 2 обеспечивает защиту блока управления 1 от электромагнитного влияния со стороны силовых цепей, подключаемых к выходам 3.8-3.10 блока инверторов напряжения.
Отрицательные потенциалы импульсов, формируемых на выходах 1.1-1.6 блоком управления 1, открывают фотодиоды оптопар 2.15-2.20 блока оптронной развязки 2 (фиг.2). Световой поток открытых фотодиодов оптопар 2.15-2.20 в свою очередь открывает фототранзисторы соответствующих оптопар 2.15-2.20. На выходах управления 2.8-2.13 блока оптронной развязки 2 появляются сдвинутые друг относительно друга на 120° импульсы постоянного напряжения, которые поступают на входы управления 3.1-3.6 блока инверторов напряжения 3. Драйверные схемы блока инверторов напряжения 3 обеспечивают электрическое согласование сигналов управления от блока оптронных развязок 2 с транзисторами соответствующих силовых ключей. Блок инверторов напряжения 3 формирует на своих рабочих выходах 3.8-3.10 сдвинутые друг относительно друга на 120° импульсы переменного напряжения, поступающие в нагрузку, например, стрелочные электроприводы железнодорожных стрелок. Диоды, включенные параллельно транзисторам силовых ключей блока инверторов напряжения 3, обеспечивают защиту силовых транзисторов от повреждений при воздействии ЭДС самоиндукции, возникающей в результате коммутации индуктивной нагрузки.
При возникновении аварийных режимов работы преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, например, короткого замыкания в нагрузке, длительной перегрузки, на его контрольных выходах 3.7.1-3.7.4 формируются соответствующие сигналы. Эти сигналы через контрольные входы 2.14.1-2.14.4 блока оптронной развязки 2 транслируется на его контрольные выходы 2.7.1-2.7.4, с которых поступают на контрольные входы 1.7.1-1.7.4 блока управления 1. Блок управления 1 в данном случае прекращает формирование на своих выходах 2.1-2.6 сигналов управления, вследствие чего переменное напряжение на выходах 3.8-3.10 блока инверторов напряжения 3 отключается от нагрузки.
После устранения причин аварийного режима выработка переменного трехфазного напряжения заявляемым преобразователем возобновляется.
После окончания перевода стрелок команда на их перевод выключается, и преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение переходит в исходное состояние.
Введение в преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение блока оптронных развязок, а также выполнение его блока управления на микроконтроллере, а блока инверторов напряжения на силовой микросборке, позволило существенно сократить массогабаритные показатели заявляемого преобразователя.