Транзисторный инвертор

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и повышение КПД. Инверторные ячейки преобразователя выполнены по нулевой схеме на транзисторах и выходных трансформаторах, сердечники которых выполнены с взаимно перпендикулярными полями, создаваемыми первичными и управляющими обмотками. Напряжения на вторичных обмотках выходных трансформаторов алгебраически суммируются в контуре нагрузки. С помощью импульсов, поступающих от блока управления на управляющие обмотки выходных трансформаторов, магнитопроводы этих трансформаторов на заданном интервале времени насыщаются, магнитная связь обмоток нарушается и вторичные обмотки для внешней цепи представляют лишь активное сопротивление. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 7 539

ЙИ

АЧЫ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4625311/24-07 (22) 26.12.88 (46) !5.11.90. Бюл. № 42 (71) Ташкентский политехнический институт им. А. P. Бируни (72) Б. У. Умаров, М. У. Халбаев и А. Л. Халбаева (53) 621.314.58 (088.8) (56) Патент Японии № 56-53948, кл. Н 02 М 7/48, 1981.

Моин В. С. Стабилизированные транзисторные преобра-ователи. М.: Энергоатомиздат, !986, с. 268, рис. 82. (54) ТРАНЗИСТОР НБ! и И НВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть исгользовано в системах вторичного электропитания и электроприИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и повышение КПД.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого транзисторного инвертора с числом ячеек, равным двум; на фиг. 2 — конструктивное исполнение одного из выходных трансформаторов; на фиг. 3 — векторные диаграммы индукций сердечников выходных трансформаторов; на фиг. 4, 5 — временные диаграммы работы инвертора и вариант системы управления.

Транзисторный инвертор подключен к источнику 1 питания и содержит транзисторные ключи 2 — 5 постоянного тока, шунтированные обратными диодами 6 — 9, насыщающиеся выходные трансформаторы с первичными обмотками 10 — 13 и вторичными обмотками 14, 15, к которым подключена нагрузка 16. Управляющие обмотки 17, 18 трансформаторов подключены к выхо.ЯК !607065 А 1

2 йода. Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и повышение КПД. Инверторные ячейки преобразователя выполнены по нулевой схеме на транзисторах и выходных трансформаторах, сердечники которых выполнены с взаимно перпендикулярными полями, создаваемыми первичными и управляющими обмотками. Напряжения на вторичных обмотках выходных трансформаторов алгебраически суммируются в контуре нагрузки. С помощью импульсов, поступающих от блока управления на управляющие обмотки выходных трансформаторов, магнитопроводы этих трансформаторов на заданном интервале времени насыщаются, магнитная связь обмоток нарушается н вторичные обмотки для внешней цепи представляют лишь активное сопротивление. 5 ил. дам блока 19 управления, вырабатывающего последовательность импульсов 20 (фи г. 4) .

Транзисторный инвертор работает следующим образом.

В момент 10 подается управляющий импульс на ключ 2 (3 — 5) (поз. 21 — 25 фиг. 4). Протекающий от источника 1 ток по обмоткам 10, 14 формирует первую ступень выходного напряжения. Для устранения влияния обмоток 15, 12, 13 неработающего трансформатора в этот же момент времени на управляющую обмотку !8 (17) подается импульс тока, который вводит сердечник данного трансформатора в насыщение (поз. 26, 27 фиг. 4). В качестве сердечника (фиг. 2) взят, например, броневой ферритовый магнитопровод, состоящий из двух чашек. Силовь|е обмотки 2, 3, 15 (10, 11, 14) намотаны на шпульку и уложены в кольцевой паз чашек. Управляющая обмотка 18 (17) наматывается на склеенный сердечник, как на тороида fbHblH.

1607065

Эти две группы обмоток создают магнитные поля, индукции В„и В„которых ортогональны в любой точке магнитопровода.

Протекающий по обмотке 15 намагничивающий ток создает индукцию В„, а ток, протекающий по управляющей обмотке 18 — В (фиг. 3). Причем ВЧ силовой обмотки 5 (14) выбирают из расчета, что даже при максимальном намагничивающем токе сердечник не насыщается. При этом 1„Ъ, управляющей обмотки должно даже при отсутствии намагничивающего тока доводить индукцию сердечника до насыщения. При насыщенном сердечнике магнитная связь между обмотками 15 и 12, 13 (.14 и 10, 11) исчезает и обмотка 15 для внешней цели представляет только незначительное активное сопротивление.

В момент t подаются управляющие импульсы на транзисторные ключи 3, 4, а с

1 управляющей обмотки 18 импульс снимается.

Так как первичные обмотки 10 — 13 выполнены с одинаковым числом витков, а вторичные с разным (W q)W 4), на обмотках 15 и 14 наводятся противофазные напряжения, которые вычитаются, образуя вторую ступень выходного напряжения.

В момент 4 остается включенным ключ 4, ключ 3 размыкается. Для устранения влияния обмоток !О, 11 и 14 на ток нагрузки подается импульс тока на управляющую обмотку 17, который вводит сердечник трансформатора в насыщение. Физика процесса аналогична описанному. Создается третья ступень выходного напряжения.

В момент !з импульс управления «= обмотки 17 снимается, но подаетсяна ключ 2.

На вторичных обмотках 14, 15 происходит сложение напряжений. Вспедствие этого формируется четвертая ступень выходного многоступенчатого напряжения. Спадающая часть и обратная полуволна выходного напряжения формируется переключением ключей в обратной последовательности (см. фиг. 4). Для максимального приближения к синусоидальному четвертая ступень выходного напряжения имеет двойную длительность, а на интервале 1-,— 110 введена нулевая ступень.

Необходимую последовательность управляющих импульсов (фиг. 4) вырабатывает система 19 управления, состоящая из задающего генератора 28, распределителя 29 импульсов и логической части 30 (фиг. 5).

Не показаны только усилители мощности, необходимые для согласования выходов микросхем с входами силовых транзисторных ключей.

Задающий генератор 28 вырабатывает последовательность импульсов 20, которые распределяются во времени счетчиком на девять и дешифрато)эом, образ ющим совместно с выходами Po, Pi, ..., 9 распределитель 29 импульсов.

RS-триггер логической части 30 перебрасывается через каждые полпериода, образуя прямой и инверсные выходы Q u Q. Управляющие сигналы S2, S4, ..., S 7 связаны с

10 выходами распределителя Рп — Pg и выходами триггера Q, g выражениями, полученными согласно временным диаграммам работы инвертора.

Управляющие обмотки 17, 18 запитываются через усилители тока, известный ва15 риант которых показан на фиг. 5, поз. 31.

Схема инвертора работоспособна и при активно-индуктивной нагрузке. Для проведения обратных токов служат диоды 6 — 9.

Ортогональные обмотки 17, 18 благодаря квадратичной зависимости результирующей индукции сердечника от ее составляющих избавляют от необходимости слежения за знаком тока нагрузки.

Необходимое число витков управляющих обмоток 17, 18 выбирают из условия обес25 печения насыщения сердечника.

Соотношения чисел витков 10, 11 и 14, 12, 13 и 15 выбирают из услвия максимальной аппроксимации синусоиды прямоугольно-ступенчатым выходным напряжением.

Отсутствие в предлагаемом транзисторном инверторе влияния неработающих ьыходных трансформаторов на форму выходного сигнала позволяет обходиться без дополнительного транзистора с обратным диодом в нулевой двухтактной схеме отдельной ячейки, что уменьшает массу и габариты и повышает КПД.

Формула изобретения

Транзисторный инвертор, содержащий несколько инверторных двухтактных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выходным выводам инвертора, и блок управления, отличающийся тем, 45 что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения КПД, выходной трансформатор каждой ячейки снабжен управляющей обмоткой, подключенной к выходу блока управления и расположенной на магнитопроводе этого трансформатора так, что создаваемый ею магнитный поток был перпендикулярен к магнитному потоку, создаваемому первичными обмотками выходного трансформатора.

1607065

23

$$ эв

$ц

16

$л —. р Ц

6 $73

P о

>43/<

Юпг 5

Составители В.Моин

Редактор О. Спесивых Техред, A. Кравчук Корректор М Максим jH!tc ö

Заказ 3555 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прп ГКНТ СССР

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

Производственно-издатепьский комб:;нет «Патенз>., г. Ужгород, ул. Гагарина, 101