Транзисторный инвертор

 

О Л И С А Н И Е пщ 588 606

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соки Советс»их

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.07.76 (21) 2383720/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.01.78, Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 06.02.78 (51) М. Кл. Н 02М7/537

Государственны» комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.58 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Е. Болтнев, В. П. Миловзоров и А. К. Мусолин

Рязанский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЪ|й ИНВЕРТОР

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах вторичного электропитания .повышенной надежности для преобразования постоянного напряжения в переменное с резервированием узлов.

Ь1юестен транзисторный инвертор, состоящий из однотипных самовозбуждающихся транзисторных преобразовательных ячеек, синхронная работа которых обеспечивается тем, что времязадающие обмотки отдельных ячеек расположены на общем магнитопроводе (1). Такой инвертор недостаточно надежен: происходит срыв генерации всех преобразовательных ячеек в случае появления короткозамкнутых витков в обмотках любой из ячеек.

Известен транзисторный инвертор, в котором синхронная работа нескольких самовозбуждающихся преобразовательных ячеек достигается путем параллельного соединения выходных обмоток и введения дополнительных удерживающих и отпускающих цепочек (2). Этот инвертор является наиболее близким к предлагаемому. Его недостаток — дополнительные статические и динамические потери в транзисторах за счет протекания уравнительных токов в параллельно соединенных выходных обмотках, а также потеря работоспособности всеми преобразовательными ячейками .при коротких замыканиях в цепях нагрузки и межвитковых замыканиях в любом из трансформаторов.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности инвертора. Для этого в предлагае5 мом транзисторном пнверторе, содержащем Л двухтактных са мовозбуждающихся преобразовательных ячеек, каждая из которых имеет выходной трансформатор и синхронизирующую обмотку, соединенную параллельно с та10 кими же обмотками других ячеек, выходные трансформаторы ячеек выполнены на ненасышаю цихся сердечниках и каждая из них снабжена дополнительным коммутирующим трансформатором, на сердечнике которого

15 расположена синхронизирующая обмотка, а в цепь этой обмотки последовательно включен ключ переменного тока, цепь управления которого связана с одной пз обмоток выходного трансформатора данной ячейки. Указанный

2о ключ может быть выполнен магнитным, а его обмотка управления подключена к обмотке зыходного трансформатора через ограничительный резистор и выпрямитель.

На чертеже показана схема предлагаемого

25 пнвсртора.

Инвертор состоит из однотипных самовозбуждающихся транзисторных преобразовательных ячеек 1 с исполнительными коммутирующими трансформаторами 2, на сердечниках которых расположены обмотки синхрони588606 зации 3, и выходными трансформаторами 4.

Времязадающие обмотки 5 подсоединены к коллекторам транзисторов через балластный транзистор б, а обмотки управления 7 подключены к базам транзисторов. Обмотки синхронизации 3 всех преобразовательных ячеек включены последовательно с рабочими обмотками 8 магнитных (или любых других, например, герконовых) ключей переменного тока 9, обмотки управления 10 которых через ограничительный резистор 11 подключены к диагонали постоянного тока мостовых выпрямителей 12. Диагональ переменного тока последних, в свою очередь, подключена к обмоткам

13, расположенным на сердечниках выходных трансформаторов 4. Выпрямительные мосты

12,могут быть подключены к любой другой обмотке выходных трансформаторов.

Выходные трансформаторы 4 преобразовательных ячеек работают в линейном режиме, а коммутирующие трансформаторы 2 выполнены на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса и рассчитаны на работу с заходом в область насыщения.

При включении источника питания в начальный момент времени по первичным обмоткам 5 коммутирующих трансформаторов 2 протекают токи, равные суммам намагничивающих токов и приведенных токов базовых цепей. Сердечники трансформаторов 2 начинают намагничиваться по вертикальному участку петли гистерезиса, при этом индуктивное сопротивление обмоток синхронизации

3 достаточно велико и преобразовательные ячейки не оказывают практического влияния друг на друга. Магнитные ключи 9, включенные последовательно с обмотками синхронизации, с появлением переменного напряжения в выходной цепи и, следовательно, в обмотке

13 насыщаются, их индуктивное сопротивление очень мало.

Из-за разброса параметров компонентов преобразовательных ячеек их собственные частоты различны. Поэтому первым в состояние насыщения входит сердечник коммутирующего трансформатора ячейки с наивысшей собственной частотой. При насыщении сердечника трансформатора 2 индуктивное сопротивление его обмоток резко падает, что приводит к режиму, близкому к короткому замыканию в цепи синхронизации. Скорость перемагничивания сердечников трансформаторов 2 всех преобразовательных ячеек при этом резко замедляется, производя в обмотках 7 эффект, сходный с эффектом, происходящим по достижении сердечниками ооласти насыщения. . Это вызывает одновременную коммутацию транзисторов всех ячеек, несмотря на то, что сердечники трансформаторов 2 остальных ячеек еще не достигли насыщения.

Таким образом, момент переключения транзисторов всех преобразовательных ячеек ока1О

60 зывастся синхронизированным с моментом переключения транзисторов ячейки с наивысшей собственной частотой коммутации.

Частота коммутации синхронизированных преобразовательных ячеек остается практически неизменной в случае выхода из строя отдельных ячеек, за исключением отказа ячейки с наивысшей собственной частотой. Однако и в этом случае синхронная работа остальных ячеек не нарушается, а лишь происходит снижение синхронной частоты до значения собственной частоты ячейки, наиболее близкой к ее прежнему значению.

В случае выхода из строя отдельной ячейки ее автогенерация срывается, напряжение на обмотке 13 исчезает и, следовательно, сердечник магнитного ключа 9 выходит из насыщения, индуктивное сопротивление его рабочей обмотки 8 резко возрастает, обмотка синхронизации 3 данной ячейки практически отключается от общей цепи синхронизации и не оказывает влияния на работу остальных ячеек даже в случае ее короткого замыкания.

Выполнение обмотки управления 10 на двух сердечниках позволяет избежать потери в ее цепи, возникающие вследствие трансформации напряжения из цепи рабочей обмотки. 8.

Повышение КПД достигается вследствие снижения динамических потерь на переключение транзисторов за счет переноса времязадающего элемента из выходной цепи (трансформатор 4) в цепь обратной связи (трансформатор 2) и обеспечения линейного режима работы выходного трансформатора.

Мощность статических и динамических потерь, расходуемая на протекание уравнительных токов в параллельно соединенных обмотках синхронизации с достаточно высоким приведенным омическим сопротивлением в предлагаемом инверторе, намного ниже тех же потерь в параллельно соединенных выходных обмотках с очень малым приведенным сопротивлением в прототипе, Формула изобретения

1. Транзисторный инвертор, содержащий N двухтактных самовозбуждающихся .преобразовательных ячеек, каждая из которых имеет выходной трансформатор и синхронизирующую обмотку, соединенную параллельно с такими же обмотками других ячеек, отлич аю шийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности инвертора, выходные трансформаторы ячеек выполнены на ненасыщающихся сердечниках и каждая из них снабжена дополнительным коммутирующим трансформатором, на сердечнике которого расположена синхронизирующая обмотка, а в цепь этой обмотки последовательно введен ключ переменного тока, цепь управления которого связана с одной из обмоток выходного трансформатора данной ячейки.

588606

1Г

Ц

Составитель В. Моин

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Юрчи кова

Корректор О. Тюрина

Заказ 3327/10 Изд. № 200 Тираж 917

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская паб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что указанный ключ выполнен магнитным, а его обмотка управления подключена к обмотке выходного трансформатора через ограничительный резистор и выпрямитель, Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Журнал «Elect1ical Design U

2. Патент СШЛ № 3390320, кл. 321 — 2, 19б8.

J T