Транзисторный инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/539 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и повышение КПД.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого транзисторного инвертора с числом ячеек, равным двум; на фиг. 2 - конструктивное исполнение одного из выходных трансформаторов; на фиг. 3 - векторные диаграммы индукций сердечников выходных трансформаторов; на фиг. 4, 5 - временные диаграммы работы инвертора и вариант системы управления.

Транзисторный инвертор подключен к источнику питания и содержит транзисторные ключи 2-5 постоянного тока, шунтированные обратными диодами 6-9 насыщающиеся выходные трансформаторы с первичными обмотками 10-13 и вторичными обмотками 14, 15, к которым подключена нагрузка 6. Управляющие обмотки 17, 18 трансформаторов подключены к выходам блока 19 управления, вырабатывающего последовательность .импульсов 20 (фиг. 4). Транзисторный инвертор работает следующим образом.

В момент to подается управляющий импульс на ключ 2 (3-5) (поз. 2i-25 фиг. 4). Протекающий от источника 1 ток по обмоткам 10, 14 формирует первую ступень выходного напряжения. Для устранения влияния обмоток 15, 12, 13 неработающего трансформатора в этот же момент времени на управляющую обмотку 18 (17) подается импульс тока, который вводит сердечник данного трансформатора в насыщение (поз. 26, 27 фиг. 4). В качестве сердечника (фиг. 2) взят, например, броневой ферритовый магнитопровод, состоящий из двух чашек. Силовые обмотки 12, 13, 15 (10, 11, 14) намотаны на шпульку и уложены в кольцевой паз чашек. Управляющая обмотка 18 (17) наматывается на склеенный сердечник, как на тороидальный.

С5

о

О Oi

сд

Эти две группы обмоток создают кагннт- ные поля, индукции В„ и В. которых ортогональны в любой точке магнитопровода. Поотекающий по обмотке 15 намагничивающий ток создает индукцию В., а ток протекающий по управляющей обмотке (Лиг 3) Причем 1-W силовой обмотки 1о (14) выбирают из расчета, что даже при максимальном намагничивающем токе сердечник не насыщается. При этом 1,W, управляющей : обмотки должно даже при отсутствии намагничивающего тока доводить индукцию сердечника до насыщения. При насыщенном сердеч нике магнитная связь между обмотками 5 и 12 13 {14 и 10, И) исчезает и обмотка 1& для внещней цели представляет только не- : значительное активное сопротивление, i В момент t, подаются управляющие импульсы на транзисторные ключи 3, 4, ас i уцр вляющей обмотки 18 импульс снимав. Так как первичные обмотки 10-13 выпол- нены с одинаковым числом витков, а вто ричные с разным (W,W,4), на обмотках 1о и 14 наводятся противофазные напряжения, которые вычитаются, образуя вторую ступень выходного напряжения.

В момент t2 остается включенным ключ 4, ключ 3 размыкается. Для устранения влияния обмоток 10, 11 и 14 на ток нагрузки подается импульс тока на управляющую обмотку 17, который вводит сердеч- ник трансформатора в насыщение Физика процесса аналогична описанному. Создается третья ступень выходного напряжения.

В момент 1з импульс управления с обмотки 17 снимается, но подаетсяна ключ . На вторичных обмотках 14, 15 происходит сложение напряжений. Вследствие этого фор мируется четвертая ступень выходного многоступенчатого напряжения. Спадающая часть и обратная полуволна выходного напряжения формируется переключением ключей в обратной последовательности (см. фиг 4) Для максимального приближения к синусоидальному четвертая ступень выходного напряжения имеет двойную длительность, а на интервале t--t,o введена нулевая ступень.

Необходимую последовательность управляющих импульсов (фиг. 4) вырабатывает система 19 управления, состоящая из задаю щего генератора 28, распределителя 29 импульсов и логической части 30 (фиг. DJ Не показаны только усилители мощности необходимые для согласования выходов микросхем с входами силовых транзисторных

К П ТОЧбИ

Задающий генератор 28 вырабатывает последовательность импульсов 20, которы

распределяются во времени счетчиком на девять и дещифратоЕрм, образующим совместно с выходами Ро, РЬ .-, Ро распределитель 29 импульсов.

RS-триггер логической части 30 перебрасывается через каждые полпериода образуя прямой и инверсные выходы Q и д. Управляющие сигналы S2. S4, .., Sj7 связаны с выходами распределителя Ро-Р9 и выходами

° триггера Q Q выражениями, полученными согласно временным диаграммам работы ин Тпм вляющие обмотки 17, 18 запитыва- ются через усилители тока, известный ва5 риант которых показан на фиг. 5, поз. db Схема инвертора работоспособна и при активно-индуктивной нагрузке. Для проведения обратных токов служат диоды Ь-У. Ортогональные обмотки 17, 18 благодаря квадратичной зависимости результирующей

20 индукции сердечника от. ее составляющих избавляют от необходимости слежения за

знаком тока нагрузки.,„„

Необходимое число витков управляющих обмоток 17, 18 выбирают из условия обес- 25 печения насыщения сердечника.

Соотнощения чисел витков 10, 11 и 14, 12 13 и 15 выбирают из услвия максимальной аппроксимации синусоиды прямоугольно-ступенчатым выходным напряжением.

30 Отсутствие в предлагаемом транзисторном инверторе влияния неработающих ьы- ходных трансформаторов на форму выход- пого сигнала позволяет обходиться без дополнительного транзистора с обратным диодом в нулевой двухтактной схеме отдель35 ной ячейки, что уменьщает массу и гаоа- риты и повыщает КПД.

Формула изобретения

,п Транзисторный инвертор, содержащий не- сколько инверторных двухтактных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выходным выводам инвертора и блок управления, отличающиисятш,

45 что с целью уменьщения массы и габаритов и повцщения КПД, выходной трансформатор каждой ячейки снабжен управляющей обмоткой, подключенной к выходу блока управления и расположенной на магнито- проводе этого трансформатора так, что соз- 50 даваемый ею магнитный поток был перпендикулярен к магнитному потоку, создаваемому первичными обмотками выходного трансформатора.

I

16

d

15

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и повышение КПД. Инверторные ячейки преобразователя выполнены по нулевой схеме на транзисторах и выходных трансформаторах, сердечники которых выполнены с взаимно перпендикулярными полями, создаваемыми первичными и управляющими обмотками. Напряжения на вторичных обмотках выходных трансформаторов алгебраически суммируются в контуре нагрузки. С помощью импульсов, поступающих от блока управления на управляющие обмотки выходных трансформаторов, магнитопроводы этих трансформаторов на заданном интервале времени насыщаются, магнитная связь обмоток нарушается и вторичные обмотки для внешней цепи представляют лишь активное сопротивление. 5 ил.

Фиг. 2

Фиг.1

X

Фиг.:5

ID

-|TlA«

-uJ --flTsa

l,le „Ч„Г