Транзисторный инвертор

 

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий силовые транзисторы, управляемые от блока управления,одни из силовых электродов которых присоединены к концам обмотки выходного т Е ансформатора и к одним 4А из выводов диодов выпрямителя,другие вьшоды которых объединены и подсоединены к LC -фильтру, один из выводов дросселя которого подсоединен к одному из силовых электродов управляемого ключа, причем средняя точка упомянутой обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному вьшоду и к одной из обкладок конденсатора LC -фильтра, о т лйчающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей , повышения КЦЦ и надежности , вторая обкладка конденсатора подсоединена к общей точке диодов упомянутого выпрямителя и к другому силовому электроду ключа, вход ко (Л Topoio подклю.чен к входу для под соединения блока управления, причем один из выводов дросселя соединен с другим входным выводом через введенный диод. rvVv. л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (11) 4(51) H 02 М 7/538 м» «» с ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . :

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3400199/24-07 (22) 25.02.82 (46) 15.05.85. Бюл. У 18 (72) Г.M. Мустафа, Г.В. Барегамян, К.М. Козлов и P.Ø. Рудицкий (71) Всесоюзный электротехнический институт .им. В.И. Ленина (53) 621.314.58 (088.8) (56) 1. Патент ГДР Ф 127441, кл. Н 02 М 3/335, 1977.

2. Патент Японии Р 5?-2086, кл. Н 02 M 3/24, 1978.

3. Патент Франции Ф 2?56578, кл. Н 02 М 7/52, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР

М 904147, кл. Н 02 M 3/335, 1980. (54)(57) ТРАНЗИСТОРНЫЙ- ИНВЕРТОР, содержащий силовые транзисторы, управляемые от блока управления, одни из силовых электродов которых присоединены к концам обмотки выходного трансформатора и к одним из выводов диодов выпрямителя, другие выводы которых объединены и подсое-. динены к (.С -фильтру, один из выводов дросселя которого подсоединен к одному из силовых электродов управляемого ключа, причем средняя точка у оминутой обмотки выходного трансформатора подключена. к первому входному выводу и к одной из обкладок конденсатора L0 -фильтра, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения КПЦ и надежности, вторая обкладка конденсатора подсоединена к общей точке диодов упомянутого выпрямителя и к другому силовому электроду ключа, вход которого подключен к входу для подсоединения блока управления, причем один из выводов дросселя соединен с другим входным выводом через введенный диод.

1156225

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к силовым схемам транзисторных инверторов.

Известны транзисторные однофазные инверторы по схеме с выведенным нулем трансформатора, с прямоугольным выходным напряжением или работающие на основе широтно-импульсной модуляции (ШИИ) с синусои- 10 дальным выходным напряжением, в которых с целью уменьшения мощности потерь включают цепи передачи энергии, накопленной в индуктивностях рассеяния трансформатора, либо 35 в источник Я, либо в нагрузку $2(, При низких частотах выходного напряжения эти схемы не обеспечивают достаточные. функциональные возможности: имеют низкий КПД и сложны.

Известна схема транзисторного инвертора, состоящая из трансформатора со средним выводом из первичной обмотки и двух плеч, подключен- 25 ных к полуобмоткам трансформатора.

Каждое плечо содержит последовательно соединенные обмотку двухобмоточного дросселя и транзистор, причем транзистор зашунтирован об- Зп ратным диодом, а плечо-конденсатором.

Между средним выводом и точкой соединения эмиттеров транзисторов включен источник питания, а к вторичной обмотке трансформатора подключена нагрузка инвертора (3) .

Применение двухобмоточного дросселя позволяет передавать энергию, накопленную в индуктивйостях рас. сеяния трансформатора, из одной обмотки дросселя в другую и возвращать в источник °

Однако проблема решена не полностью - теряется энергия, накопленная"в индуктивностях рассеяния 45 дросселя, что снижает КПД инверторае

Наиболее близким к изобретению является транзисторный инвертор, содержащий силовые транзисторы, одни из силовых электродов которых присоединены к концам первичной.обмотки выходного трансформатора и к одним из выводов диодов выпрямителя, другие выводы которых объединены 55 и подсоединены к LC -фильтру, один иэ выводов дросселя которого подсое дииен k одному из силовых электродов управляемого ключа, причем средняя точка первичной обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному выводу и к одной из обкладок конденсатора L С-фильтра (4) .

Известный инвертор обладает низкими массогабаритными показателями, низкими КПД и надежностью,последнее обусловлено тем, что заряд конденсатора ьС -фильтра осуществляется через дроссель, что приводит к возникновению в моменты коммутации дополнительных перена.пряжений на силовых транзисторах 1 и 2, кроме того, для обеспечения рекуперации энергии в источник в известном решении необходим двухобмоточный трансформатор, работающий в режиме перемагничивания первичной обмотки,что приводит к возникновению дополнительных потерь и к ухудшению массогабаритных показателей.

Вследствие того, что в момент

I заряда конденсатора зарядным током на дросселе индуцируется напряжение, плюсом приложенное к базе ключевого транзистора, переход эмиттер-база это; го транзистора должен работать в режиме обратного пробоя,что резко снижает л,щежность всего устройства.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей, повышение КПД и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторном инверторе, содержащем силовые транзисторы, однииз силовых электродов которых присоединены к концам обмоток выходного трансформатора и к одним из выводов диодов выпрямителя, другие. выводы которых объединены и подсоединены к „ С -фильтру, один из выводов дросселя которого подсоединен к одному из силовых электродов управляемого ключа, причем средняя точка упомянутой обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному выводу и к одной из обкладок конденсатора LC -фильтра, вторая обкладка конденсатора подсоединена к общей точке диодов упомянутого выйрямителя и к другому силовому электроду ключа, вход которого подключен к входу для подсоединения блока управления, причем один из выводов дросселя соединен с

115622 другим входным выводом через введенный диод.

На фиг. 1 представлена схема транзисторного инвертора, на фиг.2 временные диаграмми его работы. 5

К вторичной обмотке трансформатора 1, средняя точка которой подключена к первому входному выводу, подключены силовые транзисторы 2 и3 и диоды 4 и 5, включенные по схе- 1О ме выпрямителя с нулевым выводом обмотки трансформатора. На выходе выпрямителя включен конденсатор 6 .С-фильтра, параллельно которому подключена последовательная цепь из 15 управляемого ключа, выполненного в виде транзистора 7 и дросселя 8.

Точка соединения последних через диод 9 связана с эмиттерами силовых транзисторов 2 и 3 и другим входным 20 выводом для подключения источника питания 10. При том силовые транзисторы зашунтированы обратными диодами 11 и 12.

Суть схемы инвертора заключает- 25 ся в том, что в нем имеется специальный канал рекуперации в источник энергии, накопленной в индуктивностях рассеяния трансформатора i.

Устройство работает следующим об. разом.

При запирании силового транзистора 2 (3) отпирается диод 4 (5) и ток полуобмотки, протекая через конденсатор 6,.заряжает его. При 35 этом происходит передача энергии из индуктивности рассеяния полуобмотки к конденсатору 6. Если открыть транзистор 7, то конденсатор частично разрядится на дроссель S, 0 в результате чего в последнем накопится энергия. При запиранки транзистора 7 указанная энергия по цепи, состоящей из дросселя 8, диода 9 и источника 10, возвращает- 5 ся в источник. В схеме обратные диоды 11 и 12 также выполняют рекуперационную функцию, однако их роль намного скромнее действия рекуперационного канала на элементах 4-9.

Выбором соответствующего угла проводимости транзистора 7 можно получить требуемый энергетический режим, а точнее требуемое соотношение напряжений источника и кондек- 55 сатора. Более того, угол проводимости 7 можно сделать зависимым от про цессов в схеме, что позволяет регулировать напряжение конденсатора, зто достигается выбором режима работы блока управления, который выполняет функцию системы автоматического регулирования, так как в соответствии с расчетным режимом работы силовой схемы инвертора напряжение на верхней обкладке конденсатора 6 должно равняться удвоен. ному значению напряжения источника питания 10. Скважность импульсов, управляющих работой транзистора 7, должна при этом равняться 2.

Если в силу каких-либо причин (например, наброс или сброс нагруз. ки, изменение напряжения источника питания и т.д.) соотношение напряжения источника питания 10 и напряжения на верхней обкладке конденсатора 6 изменится, то система авто. матического регулирования должна скорректировать скважность управляющих импульсов так, чтобы восстановить заданное соотношение напряжений.

Если выходное синусоидальное напряжение формируется посредством двухпозиционной ИИМ, .то в схеме можно реализовать два алгоритма,переключений силовых транзисторов в первой части такта (периода несущей частоты) проводит транзистор, а на остатке — соответствующий диод выпрямителя или наоборот, транзисторы проводят попеременно.

На фиг.2р показан принцип формирования импульсов ШИН, управляющих работой транзисторов 2 и 3 инвертора, а на фиг.2  — принцип формирования импульсов, управляющих работой транзистора 7 канала рекуперации.

Значение U „ пропорционально напряжению на верхней обкладке конденсатора 6. На фиг. 2 6 и 2Z изображена последовательность импульсов, подаваемых на базы транзисторов 2 и 3 в случае реализации второго алгоритма переключения силовых транзисторов.

Первый алгоритм переключений подразумевает, что при формировании положительной полуволны синусоидального напряжения управляющие импульсы подаются только на базу транзистора 2., транзистор 3 при этом заперт. При формировании

1156225

Составитель Т. Ершова

Техред С.Легеза Корректор М. Самборская

Редактор А. Гулько

Заказ 319 /54

Тираж 646 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 отрицательной полуволны синусоидального напряжения переключается только транзистор 3, транзистор 2 заперт.

Процесс переключения, например, транзистора 2 протекает следующим образом. Когда транзистор 2 открыт, ток проходит по цепи: источник питания 10 — левая полуобмотка трансформатора 1 — транзистор 2— источник питания 10.

При запирании транзистора 2 ток проходит по цепи: средняя точка трансформатора 1 — левая полуобмотка трансформатора 1 - ди5 од 4 — конденсатор 6 — средняя точка трансформатора 1. .Применение предлагаемой схемы инвертора позволяет улучшить массогабаритные показатели, повысить КПД и надежность.