Транзисторный преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение N-ступенчатой формы Советский патент 1987 года по МПК H02M7/5395 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг.1 представлена общая схема преобразователя; на фиг.2 - выполнение цепей .управления силовых транзисторов, коммутирующих отводы источника питания; на фиг.З - диаграммы напряжений в отдельных цепях преобразователя.

Транзисторный преобразователь (фиг.1) подключен к источнику 1 постоянного тока с промежуточными отводами и , и , ... ,U, мостовой выходной инвертор на транзисторах 2-5. Аноды одной пары возвратных диодов 6,7 соединены с выходными вьшодами 8, 9 инвентора, а другая пара возвратных диодов 10,11 шунтирует тран- зисторы 4,5 инвертора, соединенные эмиттерами с первым входньм вьшодом преобразователя ( вьюодом О источника 1). Переключатель отводов источ ника питания содержит коммутирующие транзисторы 13 , 13 ,. . . , 3/|,. Эмит- теры и коллекторы N-1 коммутирующих транзисторов 13, Hj,..., через первые диоды 14, 1 5 , 1 4 , 152,..., 14д, , 1 - соединены с со ответствующими отводами U ,11 ,.. . , и, источника 1 питания и дополнительно всеми эмиттерами, через вто рые диоды 16, 16,...,16 - с вторым входным вьшодом 17 мостового инвертора. Третьи диоды 18 , 18, 18, катоды которых подключены к соответствующим коллекторам коммутирующих транзисторов 13 13j, ,. . ., 1 Зд,. Блок 1 9 управления содержит задающий генератор 20, кольцевую пересчетную схему 21, делитель 22 частоты, усилители 23 - 25 мощности с развязывающими трансформаторами 26 - 28, вторичные обмотки 29,...4С которых ( фиг.2 связаны через базовые резисторы 41 - 43 и вспомогательные диоды 44,...,49 с цепями управления коммутирующих транзисторов 13,132,... и транзисторов 2-5 мое тового инвертора. На фиг.З показано выходное напряжение 50 задающего генератора 20, выходные напряжения 52 - 54 кольцевой пересчетной схемы

526032

21, выходное напряжение 54 делителя 22 частоты (на выходах развязьшающих трансформаторов 26 - 28 формируются

g соответственно напряжения 54,52,53j, напряжения 55 - 57 управления, поступающие соответственно на коммутирующие транзисторы 13 - 13j. и напряжение 58, формируемое на выходных

10 выводах 8,9 инвертора.

Транзисторный преобразователь работает следующиз образом.

Задающий генератор 20 формирует на выходе напряжение 50, которое

15 поступает на кольцевую пересчетную схему 21 . На выходе кольцевой пересчетной схемы 21 формируется N-фазная система прямоугольных напряже- НИИ 51 - 53. С первого выхода кольце20 вой пересчетной схемы напряжение 51 поступает на делитель 22 частоты, на выходе которого формируется напряжение 54 прямоугольной формы. Далее полученные напряжения усиливаются по

25 мощности и на вторичных обмотках развязьюающих трансформаторов 26 - 28 формируются соответственно напряжения 54, 52, 53.

Управляющее напряжение 55 формиру30 ется следующим образом.

При положительной полярности напряжений 52 и 53 плюс формируется . , на началах обмоток трансформаторов 27 И 28 (Лиг.2), В интервале време- 35 ни t(j- Ц напряжения обмоток 30 и 37 суммируются и суммарное напряжение поступает на транзистор 13/ в отпирающей полярности. В момент времени t напряжение 52, формируемое на

40 обмотках 29 и 30, изменяет полярность и сумма напряжений обмоток 29-и 30 поступает в запирающей полярности на указанный транзистор через диод 44.. В момент времени t из45 меняется полярность напряжения 53, формируемое на обмотках трансформатора 28 и к переходу база-эмиттер транзистора 13 прикладьгоается в запирающей полярности сумма напряже- ,

50 НИИ обмоток 30 и 37. В момент времени tj изменяется полярность напряжения 52 и сумма напряжений обмоток 30 и 37, прикладьшаемых к переходу база-эмиттер транзистора 13, 55 равна нулю и т.д. Аналогичным образом из напряжений 52 и 53, формируемых на развязьшающих трансформаторах 27 и 28, получают.управляющие напряжения 56 и 57, поступающие соответственно на транзисторы 13 и 13v .В интервале времени t импульс 55 управления поступает на включение транзистора 13 . При акти ной нагрузке ( У 1) ток протекает через диод 15/, транзистор 13, диод 16, транзистор 2, нагрузку ( выходные вьшоды 8,9), транзистор 5 и на нагрузке формируется первая ступень напряжения с амплитудой. В момент времени t импульс 56 управления поступает на транзистор Hjji, он включается и к диоду 16 прикладывается обратное напряжение и он выключается. Так как время выключения диода на порядок меньше времени выключения транзистора, то существующий сквозной ток в цепи с напряжением U - U через диод 16/ будет иметь малую длительность. В момент времени t импульс 57 управл ния поступает-на транзистор 13,, к диоду 16 прикладьюаётся напряжение Uj - Uj в запирающей полярности и он выключается. Далее в момент - времени tj импульс 56 управления поступает на включение транзистора 13, но пока не выключится транзистор , к нагрузке будет подключено напряжение Uj вследствие выключенного состояния диода 163,. После выключения транзистора 13 через несколько микросекунд после снятия управляющего напряжения 57 к нагрузке поступает напряжение (i, и т.д. При активно-индуктивной нагрузке (положим, что при положительной полярности управляющего напряжения 54 включены транзисторы 2 и 5, а при отрицательной полярности - транзисторы 3 и А) в интервале времени tg - t включен транзистор 13 v и реактивная мощность нагрузки через диоды 6,11,18, включенный транзистор 13 возвращается в источник U При этом на нагрузке формируется первая ступень напряжения с амплитудой и . В момент t импульс 56 управления поступает на включение транзистора 13 , но пока не выключится транзистор 13 диод 18 будет выключен. После полного выключения транзистора 13 реактивная мощность нагрузки через диоды 6,11, 18, , и транзистор 1 Зу будет возвращаться в источник постоянного тока с напряжением (i2. После перехода через нул выходного тока 58, энергия начинает

52603

поступать в нагрузку из источника постоянного тока с напряжением U через диоды 15, 16, транзисторы

g 13, 2,5 и т.д. В случае, если ток нагрузки через нуль переходит на интервале третьей ступени, то в момент времени t2 начинает выключаться транзистор 13 , после полного вык- 10 лючения которого реактивная мощность нагрузки возвращается в источник постоянного тока через диоды 6,11 и и 18 N.

Таким образом, предлагаемый пре- 15 образователь по сравнению с прототипом имеет больший КПД, так как исключено два вспомогательных.трансформатора и восемь диодов.

20 Формула изобретения

Транзисторный преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение N-ступенчатой формы,

25 содержащий выходной мостовой инвертор, одна пара транзисторов которого шунтирована возвратными диодами и соединена эмиттерами с первым входным выводом преобразователя, а

30 каждый возвратный диод второй пары транзисторов инвертора подключен первым электродом к эмиттеру соответствующего транзистора этой пары, N коммутирующих отводы источника

35 питания транзисторов, N-1 которых шунтированы цепочкой из двух согласно-последовательно соединенных первых диодов, направление проводимости которых противоположно направлению

40 проводимости коммутирующих транзис- : торов, причем точка соединения первых диодов между собой -соединена с входным вьшодом преобразователя, служащим для подключения соответствую45 щего промежуточного отвода источника питания, N вторых диодов, каждый из которых соединен первым электродом с эмиттером соответствующего коммутирующего транзистора, а вторым элект50 родом - с объединенными коллекторами второй пары транзисторов выходного мостового инвертора, N третьих дио- дов, каждый из которьк соединен вторым электродом с коллектором соот55 ветствующего коммутирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, первые электроды третьих диодов объединены и соединены с объединенными

51352603

вторыми электродами возвратных дно- тор N-ro коммутирующего транзистора дов второй пары транзисторов выход- соединен с вторым входным выводом кого мостового инвертора, а коллек- преобразователя.

Изобретение относится к области электротехники. Цель - повьппение КПД. На нагрузке происходит формирование многоступенчатого выходного напряжения. При формировании первой ступени выходного напряжения включается транзистор 13.1, а реактивная энергия возвращается в источник с напряжением U . При отпирании транзистора 13; реактивная мощность нагрузки через.соответствующие диоды 6,11,18, и 14j будет возвращаться в источник с напряжением U2, формируя вторую ступень выходного напряжения. Если ток нагрузки переходит через нуль на интервале третьей ступени, то реактивная мощность нагрузки возвращается в источник через диоды 6,11 и 18л . 3 ил. яП i (Л

2 J

Г-bi-r/

so

S

-innrii-if-ir-ir-ir-ir-ii-tnr-ini-i

3 J4

фие.З

Составитель В.Моин Редактор Н.Слободяник Техред М.ХоданичКорректор А.Тяско

..™.....-.-. - - - -. - - - - - - - - - - - - - -. - - - Заказ 5573/54 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР

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

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4