Транзисторный инвертор Советский патент 1976 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания и электропривода промышленных установок и транспортных средств для преобразования

постоянного напряжения в переменное или постоянное напряжение другого уровня.

Известны транзисторные инверторы, в которых уменьшены сквозные токи, возникающие при переключении силовых транзисторов, и тем самым повышен к.п.д. til. В этих инверторах в базы силовых транзисторов включены насыщающиеся дроссели. Благодаря этому отпирающий импульс базового тока протекает через отпирающийся транзистор с задержкой, равной времени перемагничивания сердечника насыщающегося трансформатора. Это обеспечивает уменьшение сквозных токов. Недостатком таких инверторов является то, что время задержки отпирающего базового тока определяется параметрами насыщающегося дросселя и величиной прикладываемого к нему напря ония и в процессе работы неизменно

В то же время длительность времени рассасывания избыточных носителей из области базы запираемых транзисторов зависит от режима работы силовых транзисторов и изменяется в процессе работы при изменении тока нагрузки инвертера. Из-за этого не удается полностью устранить сквозные токи, величина которых изменяется при изменении тока нагрузки.

Известен также транзисторный инвертор, содержащий блок управления с управляющим трансформатором и выходной каскад с выходным трансформатором 2, В этом иверторе для устранения сквозных токов при переключении транзисторов параллельно входам транзистров через диоды подключены дополнительные обмотки, расположенные на выходном трансформаторе. Однако в таком инверторе принципиально необходимо наличие балластных сопротивлений в базовых цепях каждого из силовых транзисторов, что обуславливает увеличение мошности потерь на управление.

Кроме того, известен транзисторный инвертор, состоящий из блока управления с управляющим трансформатором и выходного

каскада с выходным трансформатором, в котором в базовые цепи силовых транзисторов включены последовательно дополнительные транзисторы, входы которых подключены к дополнительным обмоткам, расположенным на выходном трансформаторе инвертора З, Однако в этом инверторе сквозные токи устранены не полностью. Это происходит rtoTOMy, что выходное напряжение инвертора сдвинуто по фазе по отношению к напряжени на обмотках управляющего трансформатора на время, меньшее суммы времен запирания и рассасывания запираемых транзисторов В момент когда происходит перемена полярности выходного напряжения инвертора, открываются дополнительные транзисторы и на отпираемые силовые транзисторы поступает отпирающий импульс базового тока, а запираемые силовые транзисторы еще находятся в проводящем состоянии и через них начинает протекать сквозной ток.

Для повышения к. п. д. путем устранения сквозных токов и уменьшения потерь мощности на управление при работе на нагрузку, изменяющуюся по величине, в предла гаемый инвертор введен токовый трансформ тор, первичные обмотки которого включены в силовую цепь выходного каскада, а втори ные обмотки соединены с входами управляющих транзисторов, включенных в базовые пи силовых транзисторов. На фиг. 1 изображена схема описываемого инвертора с выходным каскадом, выполненным по мостовой схеме; на фиг. 2, 0,- - кривые напряжений и токов в выходны и входных цепях силовых транзисторов инвертора. К выходу блока 1 управления подключена первичная обмотка управляющего трансформатора 2, вторичные обмотки которого подключены через управляющие транзисторы 3-6 ко входам силовых транзисторов 7-10 выходного каскада 11. В цепи силовых тра зисторов 7 и 8 включены первичные обмотки 12 и 13 дополнительного трансформатора 14 тока. К выходу инвертора подключена нагрузка 15. Инвертор работает следующим образом. Предположим, что в момент времени t tQ(cM. фиг. 2) транзисторы 7 и 10 вых(дного каскада 11 открыты и по ним протекает ток нагрузки 15. Через первичную обмотку 12 трансформатора 14 тока, включенную в коллекторную цепь транзистора 7, протекает ток в направлении от начала к концу. При этом к базам управляющих транзисторов 3 и 6 прикладывается отпирающее напряжение, а к базам управляющих транзисторов 4 и 5 - запирающее напряжение. Величина базового тока управляющих транзисторов 3 и 6, а в течение

следующего полупериода управляющих транзисторов 4 и 5 прямо пропорциональна величине коллекторного тока силовых транзисторов 7 и 8.

Мощность потерь на управление в предлагаемом инверторе, которая равна сумме мощности потерь в базовых цепях управляющих транзисторов 3-6 и мощно ;ти потерь в базовых цепях силовых транзисторов, находится в прямой зависимости от коллекторного тока силовых транзисторов, равного току нагрузки 15. Благодаря этому мощность потерь на управление при работе на изменяющуюся нагрузку уменьшается.

В момент времени tx t происходит перемена полярности управляющего сигнала. На базы транзисторов 7 и 10 через управляющие транзисторы 3 и 6 в инверсно направлении поступает запирающий сигнал. В транзисторах 7 и 1О начинается процесс рассасывания, который заканчивается в момент времени Ъз±-Ь„ (см. фиг. 2f). После этого начинается процесс запирания транзисторов 7 и 1О, который заканчивается в момент времени -fc «15 . В течение промежутка времени д-fcг. через транзистор 7 протекает ток (см. фиг. 2,Г) и на концах всех обмоток трансформатора 14 тока сохраняется э. д. с. той же полярности, что и до момента времени t ж -fc,. Транзисторы 3 и 6 в течение этого времени продолжают оставаться в открытом состоянии, что способствует поступлению запирающего сигнала на базы транзисторов 7 и 10. Транзисторы 4 и 5 продолжают оставаться в запертом состоянии, что препятствует поступлению отпирающего сигнала на базы транзисторов 8 и 9, и эти силовые транзисторы продолжают оставаться в запертом состоянии. Благодаря тому, что в течение промежутка времени &.t коллекторный ток транзисторов 8 и 9 (см. фиг. 2, gj равен нулю, сквозные токи в схеме полностью устраняются. Только в момент времени i.sz.bj , когда транзисторы 7 и 10 полностью закроются и ток, протекающий через обмотку 1 трансформатора 14 тока, станет равным нулю, э. д. с. на концах обмоток трансформатора 14 поменяет знак и транзисторы 4 и 5 начнут отпираться, а отпирающий сигнал со вторичных обмоток управляющего трансформатора 2 начнет поступать на базы транзисторов 8 и 9 и эти силовые транзисторы откроются (см. фиг. 2,6 промежуток времени . -i-s ). На этом процесс переключения закончится. При следующей перемене полярности управляющего сигнала (промежуток времени utactg - 5 ) процесс переключения в схеме протекает аналогично. Ток в нагрузке 15 (см. фиг.2,2-}

сдвигается по фазе относительно напряжения, поступающего с блока 1 управления,

на врелет A-fc TpTXa t5 ti f р TO- - время рассасывания неосновных носителей из области базы и время запирания силовых транзисторов, соответственно.

Устранение сквозных токов, которые являются причиной повышенных динамических потерь мощности в силовых транзисторах и уменьшение потерь мощности на управление при работе инверторов на изменяющуюся по величине нагрузку обеспечивают более высокий к. п. д. предложенного инвертора по сравнению с известным инвертором при работе на нагрузку, изменяющуюся в широких-пределах.

Формула изобретения

Транзисторный инвертор, содержащий выходной каскад выполненный на силовых

транзисторах, и блок управления с управляющим трансформатором, вторичные обмотки которого соединены через управляющие транзисторы со входами силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д. путем устранения сквозных токов при переключении силовых транзисторов, в него введен токовый трансформатор, первичные обмотки которого включены в силовую цепь выходного каскада, а вторичные обмотки соединены со входами управляющих транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт. св. № 169662, 1962.

2.Авт. св. № 29О4О7, кл. НО2 m 7/52.

3.Авт. св. № 470048, кл. Н02 тп7/52, 1972.

00

// 0

п

...

Г

0

t/г/

t, ,