Инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/5395 

11

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода и автоматики для преобразования постоянного напряжения в переменное.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов при широком диапазоне изменения тока нагрузки.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого инвертора; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений на элементах инвертора.

Инвертор содержит силовые транзисторы 1-4, соединенные по мостовой схеме, силовой трансформатор 5 и нелинейный дроссель 6, соединенные между собой последовательно, линейный дроссель 7 и коммутирующий конденсатор 8, подключенные параллельно цепочке из элементов 5 и 6, мост транзисторов подключен к источнику 9 питания, на выходе инвертора включена нагрузка 10.

Инвертор содержит также нуль-син- хронизатор 11, вход которого подключен к дополнительной обмотке линейного дросселя 7, а выход связан с первым управляющим входом блока 14 управления, содержащего задающий генератор 13 и оконечный каскад 14 усиления и распределения управляющих импульсов. К выходным выводам моста транзисторов подключена цепочка 5 и 6, линейный дроссель 7 и конден- сатор 8.

Нуль-синхронизатор 11 может быть построен, например, по схеме: дифференцирующая цепочка - дифференциальный усилитель - два логических элемента с прямым и инверсным входом.

В состав задающего генератора 13 может входить, например, генератор однополярных импульсов, триггер, логические элементы 2И-НЕ.

Оконечный каскад 14 усиления и распределения управляющих импульсов может быть построен по известной схеме многоканального транзисторного усилителя с трансформаторным выходом.

Инвертор (фиг. 1) работает следующим образом.

В исходном состоянии до момента времени t - t, на управляющие входы а , -2 транзисторных ключей 1 и 4 подаются управляющие импульсы U,,,-j

0

0 5

0

5

0

5

492

(фиг. 2а) и ключи 1 и 4, по которым протекает ток I,/(j , равный сумме токор 1 линейного дросселя 7 и Ij-fb) - силового трансформатора 5 и линейного дросселя 6, открыты (фиг. 2 В, -г). Конденсатор 8 заряжен до напряжения.источника 9 питания с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок (фиг. 2е). К первичной обмотке трансформатора 5 приложено напряжение источника 9 (полярность без скобок, фиг. 2ж), поскольку нелинейный дроссель 6 насыщен.

В момент времени t t управляющие импульсы го((г ) транзисторов 1 и 4 снимаются и они запираются (фиг. 2а, в) (элементы, выводящие транзисторы иэ насыщения, фиг. 1 не показаны).

В интервале времени t, t t, происходит перезарядка конденсатора 8 через две параллельные цепи: первичная обмотка выходного трансформатора 5, дроссель 6; первичная обмотка линейного трсшсформатора 7. Ток конденсатора 8 уменьшается по величине и равен сумме токов Is(b) + IT (фиг. 2б,-г О Напряжение на транзисторах 1 и 4 начинает возрастать с момента спадания протекающего тока, и изменения напряжения на конденсаторе 8. Обеспечение безопасной траектории переключения транзисторов с малой величиной выделяемой импульсной мощности достигается выбором соответствующей величины емкости конденсатора 8.

В момент времени t t напряжение на конденсаторе 8, на первичной обмотке трансформатора 6 и ток цепи 5 и 6 становятся равными нулю (фиг. 2ь, е ,К.), а намагничивающий ток 1 дросселя 7 продолжает течь в том же направлении, уменьшаясь по величине и перезаряжая конденсатор 8 в обратной полярности (фиг. 2-2, а , е ). В интервале 12 б tit, соблюдается равенство токов Ig 1. При этом с возрастанием напряжения отрицательной полярности на конденсаторе 8 (указано в скобках на фиг. 1) напряжение на нелинейном дросселе 6 также увеличивается (фиг. 2е, 3 ) при нулевом значении тока (в предположении, что кривая намагничивания магнито- провода идеально прямоугольная; для реальной кривой намагничивания характеристики на фиг. 2 в, а , е , 3 показаны пунктиром).

31

В момент времени t t (-t ) конденсатор 8 перезаряжается до величины напряжения источника 9, обратные диоды ключей 2 и 3 открываются и энергия, накопленная в дросселе 7, передается в источник 9. При этом ток через конденсатор 8 прерывается (фиг. 2а). В этот же момент времени переменный сигнал, снимаемый с вторичной обмотки трансформатора 7, noc тупает на нуль-синхронизатор 11, где преобразуется и поступает совместно с сигналом задающего генератора 13 на входы оконечного каскада 14. С выхода каскада 14 блока 22 управле- ния отпирающие импульсы поступают на управляющие входы 5 ,.ь транзисторов 2 и 3, которые отпираются (фиг. 2 8 , ь ) при нулевом значении напряжения на коллекторных переходах, поскольку напряжение на конденсаторе 8 равно напряжению источника 9 питания. Вследствие отпирания ключей 2 и 3 ток в цепи из элементов 5 и 6 скачкообразно увеличивается и дрос- сель 6 входит в насыщение, падение напряжения на нем скачкообразно уменьшается до нуля, а напряжение на трансформаторе 5 увеличивается до напряжения источника 9 (фиг. 2в ,

к, ).

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

Линейный дроссель 7 обеспечивает перезаряд конденсатора 8 в режиме холостого хода инвертора и вьщает сигнал на нуль-синхронизатор 11 в момент окончания перезаряда конденсатора 8, в реаультате чего включение очередной пары транзисторов происхо49

дит практически при нулевом значени напряжения на их коллекторных переходах и при токе, равном нулю в цеп выходного трансформатора 5 и нелиненого дросселя 6 (или при малом значении начального тока, равном току намагничивания, дросселя 6 при реальной кривой намагничивания магни- топровода). Благодаря этому обеспечивается переключение силовых транзисторов с малой мощностью в широком диапазоне изменения тока нагрузки.

Формула изобретения

Инвертор, содержащий мост силовых транзисторов, между выходными выводами которого включен коммутирующий конденсатор, силовой трансформатор, первый линейный дроссель, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных первичной обмотки силового трансформатора и второго дросселя, причем один вывод этой цепочки соединен с первым выходным выводом моста силовьпс транзисторов, и блок управления, выходы которого связаны с управляющими входами силовых транзисторов, о т- личающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов при широком диапазоне изменения тока нагрузки, другой вывод указанной цепочки подключен к второму выходному выводу моста силовых транзисторов, второй дроссель выполнен нелинейным, а первый линейный дроссель снабжен дополнительной обмоткой, которая подключена к введенному нуль- синхронизатору, выходом подключенно- ро к блоку управления.

Ж

6

(Раг,2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода и автоматики для преобразования постоянного нап- ряяйния в переменное. Цель - уменьшение массы и габаритов при широком диапазоне изменения тока нагрузки. Устройство содержит транзисторы 1-4, соединенные по мостовой схеме, выходная диагональ которой подсоединена к цепи силового трансформатора 5 и нелинейного дросселя, зашун- тированных линейным дросселем 7 и конденсатором 8, дополнительная обмотка дросселя 7 подключена через нуль-синхронизатор 11 к блоку управления 12. В устройстве обеспечивается безопасная траектория переключения транзисторов с малой величиной выделяемой импульсной мощности путем выбора величины емкости конденсатора 8. Линейный дроссель 7 обеспечивает перезаряд конденсатора 8 в режиме холостого хода и выдает сигнал на нуль-синхронизатор 11 в момент окончания перезаряда конденсатора 8, в результате чего включение очередной пары транзисторов происходит при нулевом уровне напряжения на коллекторных переходах и при токе, равном нулю в выходной цепи. 2 ил. S СО

Редактор Н. Марголина

Составитель В. Моин

Техред А.Кравчук Корректор С. Шекмар

Заказ 283/56

Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полигра фическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

Подписное