Транзисторный инвертор

 

О П И С А Н И Е („)д 1е4

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено09 01.74 (21)1987775/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) N. Кл.е

Н 02 М 7/537

Государственный комитет

Совета Миниотров СССР оо делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15 07, 76.Бюллетень№26 (53) УДК 621.314. . 58 (088. 8) (45) Дата опубликования описания10.09.76

Г. Ф. Пазеев (72) Автор изобретения

Институт электродинамики AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания и электропривода промышленных установок и транспортных средств для преобразования постоянного напряжения в переменное или постоянное напряжение другого уровня.

Известны транзисторные инверторы, в которых уменьшены сквозные токи, возникающие при переключении силовых транзисторов, и тем самым повышен к.п.д. )11.

В этих инверторах в базы силовых транзисторов включены насыщающиеся дроссели.

Благодаря этому отпираюший импульс базового тока протекает через отпирающийся транзистор с задержкой, равной времени перемагничивания сердечника насыщающегося трансформатора. Это обеспечивает уменьшение сквозных токов. Недостатком таких инверторов является то, что время задержки отпирающего базового тока определяется параметрами насыщаюшегося дросселя и величиной прикладываемого к нему напряжения и в процессе работы неизменно.

В то же время длительность времени рассасывания избыточных носителей из области базы запираемых транзисторов зависит ат режима работы силовых транзисторов и изменяется в процессе работы при изменении тока нагрузки инвертора. Из-за этого не удается полностью устранить сквозные токи, величина которых изменяется при изменении тока нагрузки.

10 Известен также транзисторный инвертор, содержащий блок управления с управляющим трансформатором и выходной каскад с выходным трансформатором (21 В этом иверторе для устранения сквозных токов при переключе15 нии транзисторов параллельно входам транзисторов через диоды подключены дополнительные обмотки, расположенные на выходном трансформаторе. Однако в таком инверторе принципиально необходимо наличие балластных ,а0 сопротивлений в базовых цепях каждого из силовых транзисторов, что обуславливает увеличение мощности потерь на управление.

Кроме того, известен транзисторный инвертор, состоящий из блока управления с уп25 равляющим трансформатором и выходного

521642

3 каскада с выходным трансформатором, в котором в базовые цепи силовых транзисторов включены последовательно дополнительные транзисторы, входы которых подключены к дополнительным обмоткам, расположенным на выходном трансформаторе инвертора $3).

Однако в этом инверторе сквозные токи устранены не полностью. Это происходит потому, что выходное напряжение инвертора сдвинуто по фазе по отношению к напряжению на обмотках управляющего трансформатора на время, меньшее суммы времен запирания и рассасывания запираемых транзисторов °

В момент когда происходит перемена полярности выходного напряжения инвертора, открываются дополнительные транзисторы и 16 на отпираемые силовые транзисторы поступает отпирающий импульс базового тока, а запираемые силовые транзисторы еще находятся в проводящем состоянии и через них начинает протекать сквозной ток. а

Для повышения к. п. д. путем устранения сквозных токов и уменьшения потерь мощности на управление при работе на нагрузку, изменяющуюся по величине, в предлагаемый инвертор введен токовый трансформа- 3f тор, первичные обмотки которого включены в силовую цепь выходного каскада, а вторичные обмотки соединены с входами управляющих транзисторов, включенных в базовые цепи силовых транзисторов. 30

На фиг. 1 изображена схема описываемого инвертора с выходным каскадом, выполненным по мостовой схеме; на фиг. 2, Q.-g — кривые напряжений и токов в выходных и входных цепях силовых транзисторов ин- 35 вертора.

К выходу блока 1 управления подключена первичная обмотка управляющего трансформатора 2, вторичные обмотки которого подключены через управляющие транзисторы 49

3-6 ко входам силовых транзисторов 7-10 выходного каскада 11. В цепи силовых транзисторов 7 и 8 включены первичные обмотки 12 и 13 дополнительного трансформатора 14 тока. К выходу инвертора подключе- 4ф на нагрузка 15.

Инвертор работает следующим образом.

Предположим, что в момент времени =,(см. фиг. 2) транзисторы 7 и 10 выходного каскада 11 открыты и по ним 60 протекает ток нагрузки 15. Через первичную обмотку 1 2 трансформатора 14 тока включенную в коллекторную цепь транзистора 7, протекает ток в направлении от начала к концу. При этом к базам управляю- 35 щих транзисторов 3 и 6 прикладывается отпирающее напряжение, а к базам управляющих транзисторов 4 и 5 — запирающее напряжение. Величина базового тока управляющих транзисторов 3 и 6, а в течение 69

4 следующего полупериода управляющих транзисторов 4 и 5 прямо пропорциональна величине коллекторного тока силовых транзисторов 7 и 8.

Мощность потерь на управление в предлагаемом инверторе, которая равна сумме мощности потерь в базовых цепях управляющих транзисторов 3-6 и мощно ..ти потерь в базовых цепях силовых транзисторов, находится в прямой зависимости от коллекторного тока силовых транзисторов, равного току нагрузки 15. Благодаря этому мощность потерь на управление при работе на изменяющуюся нагрузку уменьшается.

В момент времени Ь 6 происходит перемена полярности управляющего сигнала. На базы транзисторов 7 и 10 через управляющие транзисторы 3 и 6 в инверсном направлении поступает запирающий сигнал.

В транзисторах 7 и 10 начинается процесс рассасывания, который заканчивается в момент времени Ъ = (см. фиг. 2ф ).

После этого начинается процесс запирания транзисторов 7 и 10, который заканчивается в момент времени 6 * Ь . B течение промежутка времени а =t, -6g через транзистор 7 протекает ток (см. фиг. 2,д ) и на концах всех обмоток трансформатора

14 тока сохраняется э. д. с. той же полярности, что и до момента времени 6 =1 .

Транзисторы 3 и 6 в течение этого времени продолжают оставаться в открытом состоянии, что способствует поступлению запирающего сигнала на базы транзисторов 7 и 10. Транзисторы 4 и 5 продолжают оставаться в запертом состоянии, что препятствует поступлению отпирающего сигнала на базы транзисторов 8 и 9, и эти силовые транзисторы продолжают оставаться в запертом состоянии. Благодаря тому, что в течение промежутка времени Ь t t -t

5 коллекторный ток транзисторов 8 и 9 (см. фиг. 2,f) равен нулю, сквозные токи в схеме полностью устраняются.

Только в момент времени k = Ь, когда транзисторы 7 и 10 полностью закроются и ток, протекающий через обмотку 12, трансформатора 14 тока, станет равным нулю, э. д. с. на концах обмоток трансформатора 14 поменяет знак и транзисторы

4и5 начнут отпираться,,а отпирающий сигнал со вторичных обмоток управляющего трансформатора 2 начнет поступать на базы транзисторов 8 и 9 и эти силовые транзисторы откроются (см, фиг, 2, промежуток времени bt 6<-4 ). На этом процесс переключения закончится. При следующей перемене полярности управляющего сигнала (промежуток времени Ь 1 — 1 ) процесс переключения в схеме протекает аналогично. Ток в нагрузке 15 (см. фиг.2,$) сдвигается по фазе относительно напряжения, поступаюшего с блока 1 управления, на время Ь Ь=t> T t -ф. где Т и э Р

ТЪ вЂ” время рассасывания неосновных носителей из области базы и время запирания силовых транзисторов, соответственно.

Устранение сквозных токов, которые являются причиной повышенных динамических потерь мощности в силовых транзисторах и уменьшение потерь мощности на управление при работе инверторов на изменяюшуюся по величине нагрузку обеспечивают более высокий к. п. д. предложенного инвертора по сравнению с известным инвертором при работе на йагрузку, изменяюшуюся в широких-пределах.

Формула изобретения

Транзисторный инвертор, содержаший выходной каскад выполненный на силовых

521642

6 транзисторах, и блок управления с управляюшим трансформатором, вторичные обмотки которого соединены через управляюшие транзисторы со входами силовых транзисторов, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения к. п. д. путем устранения сквозных токов при переключении силовых транзисторов, в него введен токовый трансформатор, первичные обмотки которого включены в силовую цепь выходного каскада, а вторичные обмотки соединены со входами управляюших транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. № 169662, 1962.

2. Авт. св. ¹ 290407, кл. Н02 m 7/52.

3. Авт, св. № 470048, кл. Н02 ю 7/52, 1972. фиг.f

521642

Составитель В. Моин

Редактор А. Пейсоченко Техред Г. Родак Корректор М. Руснак

Заказ 4316/518 Тираж 882 Подписное

UHHHfIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4