Инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности путем обеспечения регулировки выходной величины . Преобразователь содержит транзисторные ключи 1-4, силовой трансформатор 5 и дроссель насыщения (ДН) 6 с совмеш,енными обмотками, линейный дроссель 7 и коммутируюший конденсатор 8, нуль-синхронизатор 11. Блок управления 12 содержит задающий генератор 13 и оконечный каскад распределения управляющих импульсов 14, импульсное устройство 15 управления, датчик напряжения 16, блокирующий диод 17. В преобразователе происходит обратная зависимость между величиной входного сигнала и шириной выходного импульса напряжения устройства 15, при этом ток управления ДН 6 уменьщается. Выполнение ДН 6 импульсно-управляемым ограничивает ток дросселя, уменьшает выделяемую мощность и обеспечивает регулирование выходных характеристик. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5и 4 Н 02 М 7/53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1292149 (21) 4129691/24-07 (22,) 29.08.86 (46) !5.05.88. Бюл. № 18 (72) А. А. Мазунов, И. И. Филиппов, В. П. Фоминых и А. И. Рипинский (53) 621.314.058 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1292149,,кл. Н 02 М 7/53, 1986. (54) ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной электротехнике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежности путем обеспечения регулировки выходной величины. Преобразователь содержит транзисторные ключи 1 — 4, силовой трансформатор 5

ÄÄSUÄÄ 1396225 А2 и дроссель насыщения (ДН) 6 с совмещенными обмотками, линейный дроссель 7 и коммутирующий конденсатор 8, нуль-синхронизатор 1!. Блок управления 12 содержит задающий генератор 13 и оконечный каскад распределения управляющих импульсов

14, импульсное устройство 15 управления, датчик напряжения 16, блокирующий диод 17. В преобразователе происходит обратная зависимость .между величиной входного сигнала и шириной выходного импульса напряжения устройства 15, при этом ток управления ДН 6 уменьшается. Выполнение 3Н 6 импульсно-управляемым ограничивает ток дросселя, уменьшает выделяемую мощность и обеспечивает регулирование выходных характеристик. 2 ил.

1396225

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей инвертора и повышает его надежности путем обеспечения регулировки выходной величины и ограничения тока перегрузки.

На фиг. 1 приведена схема инвертора; на фиг. 2 — временные диаграммы токов и напряжений.

Инвертор (фиг. 1) содержит силовые транзисторные ключи 1 — 4, соединенные по мостовой схеме, цепь из последовательно соединенных первичной обмотки силового трансформатора 5 и нелинейного дросселя 6 с совмещенными обмотками, линейный дроссель 7 и коммутирующий конденсатор 8, подключенные параллельно цепи из элементов 5 и 6, инвертор подключен к первичному источнику 9 питания, на выходе инвертора включена нагрузка 10. Инвер1 тор содержит также нуль-синхронизатор 11, входом подсоединенный к вторичной обмотке линейного дросселя 7, первым выходом — к входу блока 12 управления, состоящего из задающего генератора 13 и оконечного каскада 14 усиления и распределения сигна лов управления транзисторными ключами

1 — 4, импульсное устройство 15 управления, подключенное первым входом к второму выходу нуль-синхронизатора ll, а вторым входом — к выходу датчика 16 напряжения, подсоединенного к выходной обмотке трансформатора 5, блокирующий диод 17, катодом подключенный к плюсовой клемме устройства 15 и к первой управляющей клемме нелинейного дросселя 6, а анодом — к минусовой клемме устройства

15 и к второй управляющей клемм дрос селя 6.

Нелинейный дроссель 6 (фиг. 1) выполнен на двух магнитопроводах, на каждом из которых размещены по две одинаковые по числу витков обмотки, соединенные между собой в параллельную цепь из двух ветвей с перекрестным последовательно-встречным соединением обмоток, расположенных на разных магнитопроводах.

Магнитопровод линейного дросселя 7 может быть изготовлен из мо-пермаллоя или из электротехнической стали и феррита с диамагнитным зазором.

Нуль-синхронизатор 1 может быть построен, например, по схеме дифференцирующая цепочка — усилитель — — два логических элемента с прямым и инверсным входами.

B состав. задающего генератора 13 могут входить, например, генератор однополярных импульсов, триггер, логические элементы.

Оконечный каскад 14 может быть выполнен по известной схеме многоканально5

55 го транзисторного усилителя с трансформаторным выходом.

Импульсное устройство 15 у правления содержит низковольтный источник питания, полупроводниковый многокаскадный усилитель, транзисторы выходного каскада которого работают в классе «J>: с широтноимпульсным регулированием выходных однополярных импульсов напряжения в зависимости от величины выходного напряжения трансформатора 5. Частота работы устройст ва 15 управления равна или кратна выходной частоте инвертора и синхронизирована с ним с помощью нуль-синхронизатора 11.

Датчик 16 напряжения (эффективного или среднего значения) может быть построен по известной схеме выпрямительный мост— функциональный преобразователь — фильтррезистивный делитель.

Инвертор (фиг. 1) работает следующим образом.

При включении инвертора предположим, что устройство 15 управления выключено.

Ток управления через совмещенные обмотки нелинейного дросселя 6 равен нулю. Магнитопроводы размагничены, и дроссель 6 имеет максимальное индуктивное сопротивление, так что напряжение выходной диагонали моста ключей 1 — 4 падает на обмотках дросселя 6. Инвертор работает в режиме холостого хода, поскольку напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 равно нулю (ток намагничивания дросселя 6 несоизмеримо мал по сравнению с приведенным к первиччой обмотке трансформатора 5 током нагрузки).

Г1ри включении устройства 15 управления под воздействием нуль-синхронизатора

11 и датчика 16 на цепь управления дросселя 6 подаются импульсы напряжения определенной длительности, синхронизированные с моментом окончания перезарядки конденсатора 8 (фиг. 2 д, е, ж, при

=1з), когда ток через первичную обмотку трансформатора 5 и дросселя 6 практически равен нулю. Через обмотки дросселя 6 протекает ток управления, среднее значение которого представлено на фиг. 2 е пунктиром, а форма переменной составляющей этого тока изображена сплошной линией. При этом составляющая тока управления, потребляемая от устройства 15, характеризуется заштрихованным участком кривой, а незаштрихованная область в течение периода характеризует ток, протекающий через блокирующий диод 17.

Допустим, что в исходном состоянии до момента i(t, Hd управляющие входы а, г ключей 1 и 4 (фиг. 1) подаются управляющие импульсы :, (фиг. 2 а) и ключи 1, 4 открыты, по ним протекает ток I i q), равный сумме токов 17 линейного дросселя 7 и I выходного трансформатора 5 (фиг. 2 в, г). Конденсатор 8

1396225

55 заряжен до напряжения источника 9 iþлярность на фиг. 1 без скобок; фиг. 2 ж), дроссель 6 насыщен (фиг. 2 и) и к первичной обмотке трансформатора 5 приложено напряжение источника 9 (фиг. 2 з).

В момент (=(1 управляющие импульсы

U,r с транзисторов 1 и 4 снимаются и они запираются (фиг. 2 а, в).

В интервале ti (t (tie происхсдит перезарядка конденсатора 8 через ье параллельные цепи: первичная обмогка трансформатора 5 — — дроссель 6; первичная обмотка дросселя 7. Ток конденсатора 8 уменьшается по величине и равен сумме токов 1,вух указанных цепей. Напряжение на транзисторах 1 и 4 возрастает с момен га спадания протекающего тока и напряжения на конденсаторе 8.

Емкость конденсатора 8 выбирается исходя из условия обеспечения безопасной траектории переключения транзисторов 1 — 4.

B момент t = 4 напряжение на конденсаторе 8, на первичной обмотке трансформатора 5 и ток в цепи элементов 5 и 6 становятся равными нулю (фиг. 2 в, ж, з), а намагничивающий ток дросселя 7 продолжает протекать в том же направлении, уменьшаясь по величине и перезаряжая конденсатор 8 в обратной полярности (фиг. 2 г, д, ж ) . .В интервале 4 (t (4 соблюдается равенство токов 1ц = 17.

По мере возрастания напряжения отрицателькой полярности на конденсаторе 8 (указано в скобах на фиг. 1) напряжение на дросселе 6 увеличивается, поскольку он размагничивается и имеет большое индуктивное сопротивление (фиг. 2и).

Ток первичной обмотки трансформатора 5 определяется током перемагничивания дросселя 6 и имеет минимальную величину (фиг. 2 в). Ток управления I.. также имеет малую величину (фиг. 2 е).

В момент t = t;, конденсатор 8 перезаряжается до величины напряжения источника 9 (на фиг. 1 полярность в скобках; фиг. 2 ж), обратные диоды ключей

2 и 3 открываются и энергия, накопленная в дросселе 7, передается в источник 9. Ток через конденсатор прерывается (фиг. 2д). В этот же момент переменный сигнал, снимаемый с вторичной обмотки дросселя 7, поступает на нуль-синхронизатор 11, где преобразуется и поступает на входы оконечного каскада 14 и устройства 15 управления. На другой вход каскада 14 поступает сигнал с задающего генератора 13, в результате чего с выхода блока 12 управления поступают отпирающие импульсы на управляющие входы б, в транзисторных ключей 2 и 3 (фиг. 2 б), которые отпираются при малом значении тока дросселя 7 (фиг. 2 г) и нулевом значении напряжения на транзисторах, поскольку напряжение на конденсаторе 8 равно напрях<ению источника 9. В этот же момент с yc:, йс. i„"i !5 управле1ш . с1) пает управа и,.;: I сигнал Hil дро гс .ь при мини," значении ток» (тока ремагнп .... :апп1, срез обмотки (фпг. 2 в, заштрпхова и:.ый участок) .

В интервале t;i ((1 происходит перемагничивание дросселя 6, в результате чего индуктивность его максимальна и все напряжение выходной диагонали инвер1ора падает на нем, а на первичной обмотке трансформатора 5 напряжение равно нулю (фиг. 2 з, и).

Перемагничивание дросселя 6 оканчивается в момент = t4, его индуктивность и падение напряжения на обмотках уменьшаются до нуля (фиг. 2 и), а ток через транзисторы 2 и 3 и напряжение на трзнсформаторе 5 скачкообразно увеличиваются (фиг. 2 в, 3).

При запирании транзисторов 2 и 3 происходят процессы. аналогичные описанным.

Интервал времени перемагничивания нелинейного дросселя 6, когда он оказывает регулирующее действие, например, при

4 (t (t (по фиг. з, и), определяется величиной среднего значения тока управления, регулируемого источником 15 управления в зависимости от. величины напряжения на вторичной обмотке трансформатора 5.

На фиг. 2 показаны также диаграммы, когда интервал времени перемагничивания дросселя 6 при tp (t (tip достигает l1pahтически наиболь1пего значения, приближаясь к времени полупериода переменного напряжения инвертора.

При увеличении тока нагрузки 10 падение напряжения на внутреннем сопротивленни трансформатора 5, дросселя 6 увеличивается, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора и на выходе датчика 16 несколько уменьшается. Вследствие обратной зависимости между величиной входного сигнала и шириной выходного импульса напряжения устройства 15 ток управления дросселя 6 несколько уменьшается.

Интервал ненасыщенното состояния и среднее значение падения напряжения на обмотках дросселя 6 также уменьшаются, а на трансформаторе 5 напряжение увеличивается вновь до номинального значения (с некоторой погрешностью). Процесс стабилизации выходного напряжения трансформатора

5 продолжается до тех пор, пока ток перегрузки не достигнет допустимой величины.

С этого момента устройство 15 управления переходит в режим стабилизации ширины управляющих импульсов напряжения и ток управления дросселя 6 становится неизменным. Дроссель 6 переходит в режим стабилизации рабочего тока на уровне величины среднего значения тока управления в соответствии с законом равенства намагничивающих сил, создаваемых рабочим током обмоток и током управления. Время ненасыщенного состоянии и среднее зна1396225

Va,г

Vg о

Е/(с)

Е5

Е7

Ед

Еу

0 а8(7) О /(// О

Составитель И. Войтович

Редактор Л. Orap Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 1976/54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного к(аитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва Ж вЂ” -35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфи < ское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чение напряжения на обмотках дросселя 6 увеличиваются, а среднее значение напря кения на трансформаторе 5 уменьшается (фиг. 2 з и при 1в (t (1го). При даль)нейшем уменьшении сопротивления нагрузки

10 вплоть до короткого замыкания ток

Инвертора увеличивается незначительно в соответствии с градиентом (наклоном) кривой

)намагничивания ферромагнитного материала се рдеч ни ко в дроссел я 6.

При исчезновении перегрузки стабилиирующий инвертор автоматически перехоит в нормальный режим стабилизации наряжения.

Таким образом, изобретение позволяет асширить функциональные возможности инертора, а также повысить его эксплуатаионную надежность за счет обеспечения егулировки выходной величины (напряжеия, тока, мощности), естественного ограниения тока перегрузки в статическом и динамическом режимах работы, и уменьшения выделяемой мощности на элементах силовой части источника питания в широком диапазоне изменения нагрузки.

5 Фор.мула изобретения

И нвертор по а вт. св. № 1292149, отличаюи ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности путем обеспечения регулировки выходной величины и ограничения тока перегрузки, нелинейный дроссель выполнен в виде импульсно-управляемого дросселя насыщения с совмещенными обмотками, к управляющему входу которого подключены блокирующий диод и импульсное устройство управления, подключенное первым входом к второму выходу нульсинхронизатора, а вторым входом — к выходу датчика напряжения, подсоединенного к выходной обмотке силового трансформатора.