Транзисторный инвертор тока Советский патент 1985 года по МПК H02M7/5375 

00 К5

111

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Цель изобретения - увеличение КПД за счет возврата в источник питания энергии, накапливаемой в реактивных элементах дополнительных цепей, и повышение надежности инвертора путем обеспечения благоприятной траектории переключения транзисторов.

На фиг,1 представлена схема транзисторного инвертора тока; на фиг.2 кривые токов и напряжений в инверторе.

Транзисторный инвертор тока содержит два полумоста, в плечах кого)ых нключень транзисторы 1-4 зашунгпроианпые обратными диодами 5-8, В диагональ моста включена первичная обмотка 9 выходного трансформатора 10, к вторичнойобмотке 11 которого подключена выходная цепь Г2 инвертора, которая содержит выпрямитель 13, нагрузку 14 с фильтрурощим конденсато ром 15. Последовательно в шину питания инвертора включен дроссель 16. Дополнительные цепи для формирования траектории переключения транзисторов 17 и 18 содержат по три ветви, соединениые в звезду. При этом первая ветвь каждой из цепей 17 и 18 содержит зарядный диод 19, вторая ветвь содержит шунтирующий конденсатор 20 и третья ветвь последовательно соединенные реактор 21, разрядный диод 22 и дополнительную обмотку 23 выходного трансформатора 10. У каждой дополнительной цепи внешний вывод первой ветви соединен с общей точкой транзисторов соответствующего полумоста, внешний вывод второй ветви соединен с первым входным вьшодом 24 а внешний вьшод третьей ветви - с другим входным вьюодом 25.

Инвертор работает следующим образом.

Ток дросселя 16 (фиг.2) протекает попеременно через транзисторы 1,4 и 2,3. Работа устройства рассмат ривается на примере полумоста, содержащего транзисторы 1 и 2. В исходном состоянии до момента tg открыты транзисторы 2 и 3. Конденсатор 20 разряжен .

В момент to меняется полярность управляющего сигнала на базах транзисторов. На последукнцем интервале

152

(.tp,t) все транзисторы включены из-за рассасывания в ранее открытых транзисторах. Для этого интервала характерно нарастание тока дросселя под действием напряжения питания U

и спад до нуля тока i

в индуктивТр1

ности рассеяния трансформатора под действием напряжения на нагрузке UL

В момент i, запираются транзисторы 2 и 3. На следующем интервале (-fc ij) ток дросселя протекает через открытый транзистор 1, зарядный диод 19, конденсатор 20 и заряжает его. Поэтому нарастание напряжения н конденсаторе 20, а значит и напряжений , Uj на транзисторах 2 и 3, происходит с задержкой по отношению к спаду тока через эти транзисторы. Этим обеспечивается благоприятная траектория выключения транзисторов 2 и 3 и уменьшение динамических потерь в этих транзисторах. Важно заметить, что одна зарядная цепь (конденсатор 20 и диод 19) обслуживает два транзистора (2 и 3). Такое состояние схемы продолжается до момента i-2 когда напряжение на конденсаторе 20 (и, очевидно, на обмотке 9) достигает напряжения на нагрузке, приведенного к первичной обмотке UK

В момент ij открываются диоды выпрямителя 13, начинается рост тока в цепи первичной обмотки 9 трансформатора. После этого момента ток 1др перераспределяется между конденсатором 20 и первичной обмоткой трансформатора. В момент i заканчивается заряд конденсатора 20. В этот момент закрывается диод 19 и напряжение на конденсаторе 20 максимально и равно UCMOIKC

На последующих интервалах ( i , 14) и (i4 J 5) т.е. до момента t когда происходит очередное переключение транзисторов -в плечах моста, происходит частичный разряд конденсатора 20, не имеющий принципиального характера. Этот разряд происходит по цепи разрядного диода 22, а также через проводимость утечки диода 19.

На интервале (t , tg) происходит рекуперация энергии, запасенной в шунтирующем конденсаторе 20, в источник питания. Начиная с момента tj , открыты транзисторы 2 и 3,а транзисторы 1 и 4 закрыты. Дополни-/

3,1

тельная цепь 18 обеспечивает задержанное нарастание напряжения на транзисторах 1 и 4. Процессы в этой цепи аналогичны рассмотренным. Напряжение на первичной обмотке 9 имеет полярность, указанную на фиг.1 без скобок. Конденсатор 20 оказывается подключенным через разрядньй диод 22 и реактор 21 к противоЭДС Un - (где Удоп - напряжение на дополнительной обмотке 23 трансформатора) . Происходит основной разряд конденсатора 20. Этот разряд является колебательным, напряжение на конденсаторе спадает по косинусоидальному закону, а ток разряда имеет синусоидальную форму. ,

1826154

Для данной схемы целесообразно выбирать напряжение на дополнительной обмотке и

таким образом,

ДйП

- Асп

чтобы выполнялось условие U,

1/2 (где - напряжение на

с.о

конденсаторе к моменту начала разряда) . В этом случае наблюдается полньш разряд конденсатора. Длительность интервала рекуперации (-fcr t ) определяется параметрами конденсатора 20 и реактора 21. После того, как напряжение достигнет нуля в момент t , остаточная энергия в реакторе 21 воз- вращается в источник питания током рес протекающим по цепи: разрядный диод 22, зарядный диод 19, обратный диод 6.

Далее процессы повторяются.

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА, содержащий дроссель, включенный последовательно в цепь питания инвертора, выходной трансформатор и. по меньшей мере два полумоста, в плечах которых включены транзисторы, шунтированные обратными диодами, и дополнительные цепи для формирова ГгГГ . -f-iH Ч ния- траектории переключения транзисторов, отличающи-йся тем, что, с целью увеличения КПД и повышения надежности, указанные.дополнительные цепи, число которых равно числу полумостов, содержат по три ветви, соединенные в звезду, при этом первая ветвь каждой из цепей содержит зарядньй диод, вторая ветвь - шунтирующий конденсатор, третья ветвь - последовательно соединенные реактор, разрядньш диод и дополнительную обмотку выходного трансформатора, причем у каждой дос SS полнительной цепи внешний вьшод первой ветви соединен с общей точкой транзисторов соответствуюш;его полумоста, внешний вывод.второй ветви с одним входным выводом, а внешний вывод третьей ветви - с другим входным вьюодом.