Устройство для управления транзисторным инвертором Советский патент 1979 года по МПК H02P13/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ

ИНВЕРТОРОМ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления транзисторным инвертором.

Известны устройства для управления транзисторными инверторами, в которых в базовую цепь каждого транзистора включен дроссель насыщения, зашунтированный полупроводниковым диодом 1. Это позволяет получить задержку отпирающего сигнала на время рассасывания избыточных носителей базы транзистора.

Однако, эти устройства не осуществляют форсированного включения транзисторов, требуют дополнительных затрат мощности управления, а фронт сигнала управления определяется параметрами реактивных элементов, вводимых в цепи без транзисторов.

;. ,. .

Другие известные устройства, построенные по принципу несимметричного управления, обеспечивают задержку отпирающего сигнала на время рассасывания избыточных носителей без дополнительных затрат мощности не искажая фронта сигнала управления 2.

Однако такое устройство является сложным, содержит больщое количество логических схем и так же не обеспечивает форсированного запирания транзисторов при переключении.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для управления транзисторным инвертором, в котором параллельно первичной обмотке трансформатора задающего генератора через резистор подключены первичные обмотки двух насыщающихся трансформаторов, а вторичные - введены в цепи баз транзисторов инвертора так; что напряжение на обмотках задающего генератора и насыщающихся трансформаторов направлены встречно, что позволяет обеспечить задержку включения силовь1х транзисторов инвертора 3.

Схема управления описанного инвертора обладает рядом недостатков. Включение силовых транзисторов инвертора происходит по заднему фронту блокирующего импульса насыщающегося трансформатора, но, как известно, этот фронт имеет малую крутизну. Включение параллельно первичной обмотке трансформатора задающего генератора насыщающихся трансформаторов так же ухудшает фронты импульсов управления н дополнительно нагружает транзисторы задающего генератора. Форма сигнала, снимаемого с выходных обмоток насыщающихся трансформаторов, зависит только от параметров этих трансформаторов, поэтому длительности полупериодов сигнала управления транзисторами инвертора будут не одинаковы, что приведет к несимметриии напряжения в положительный и отрицательный полупериоды на первичной обмотке силового трансформатора, а, следовательно, и к замагничиванию его сердечника. Величина времени задержки включения силовых транзисторов инвертора регулируется только выбором параметров насыщающихся трансформаторов, что не желательно при настройке инвертора.Схема управления инвертор01у1 не позволяет форсировать запирание силовых транзисторов, что является существенным недостатком схемы.

Цель изобретения - повыщение надежности путем уменьщения динамических потерь в транзисторах силового инвертора и устранения замагничивания сердечника силового трансформатора инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления транзисторным инвертором с силовым трансформатором, содержащее задающий генератор с выходным трансформатором с пятью выходными обмотками и блокирующий импульсный трансформатор, вторичные обмотки которого включены последовательно с четьфьмй ВДбрйчнь ми обмотками трансформатора задающего генератора и подсоединены к управляющим электродам транзисторов инвертора, введен формирователь блокирующих импульсов, симметричный блок и конденсатор, причем формирователь блокирующих импульсов подключен к пятой выходной обмотке трансформатора задающего генератора через симметричный блок и конденсатор, при этом первичная обмотка блокирующего импульсного трансформатора подключена к выходу формирователя блокирующих импульсов, а его вторичные обмотки одноименными зажимами подсоединены к одноименным управляющим электродам всех транзисторов инвертора:.

Симметрирующий блок может быть выполнен в виде двух встречно-параллельных диодов, последовательно с которыми включены переменные резисторы.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления транзисторным инвертором; на фиг. 2 и 3 показаны примеры выполнения симметрирующей цепи; на фиг. 4 изображены временные диаграммы, поясняющие работу формирователя блокирующих импульсов и процесс образования сигнала управления: - --- -

УстройстШ ЙрёШенйя силоШм ранзисторным инвертором (фиг. 1) содержит

663066

задающий генератор 1 с трансформатором 2, формирователь блокирующих импульсов 3, подключенный к выходной обмотке 4 трансформатора 2 через симметрирующую цепь 5 и конденсатор 6. На выход формирователя блокирующих импульсов 3 подключена первичная об.мотка 7 импульсного трансформатора 8, выходные обмотки 9-12 которого соединены последовательно с выходными обмотками 13-16 трансформатора 2 и через резисторы 17-20 подключены соответственно к управляющим электродам силовых транзисторов 21-24 инвертора. В диагональ инвертора включена первичная обмотка 25 силового трансформатора 26.

Симметрирующая цепь может быть выполнена из включенных встречно-параллельно диодов 27, 28 и переменных резисторов 29, 30 (фиг. 2) или из включенных последовательно диода 31, резистора 32 и конденсатора 33 защунтированного резистором 34 (фиг. 3).

Формирователь блокирующих импульсов 3 работает следующим образом.

Напряжение Uas (фиг. 4) с обмотки 4 трансформатора 2 через симметрирующую цепь 5 дифференцируется конденсатором 6 и поступает на вход формирователя блокирующих импульсов 3. Импульсы напряжения Use вторичных обмоток 9-12 показаны на фиг. 4. На входе формирователя блокирующих импульсов 3 установлена симметрирующая цепь 5, которая может быть включена либо последовательно с обмоткой 4 трансформатора 2 и выполнена, например, по схеме фиг. 2, либо параллельно обмотке 4 трансформатора 2 и выполнена, например, по схеме фиг. 3.

Симметрирующая цепь (фиг. 3) может быть включена последовательно с обмоткой 4 и выполнена в виде двух встречно-параллельных диодов 27, 28 последовательно с которыми включены переменные резисторы 29, 30, что позволяет изменить фазу импульсов Ызб (фиг. 4) с помощью переменных резисторов,29, 30, причем по одному фронту конденсатор 6 заряжается через полупроводниковый диод 28 и переменный резистор 30, а по другому фронту - через диод 27 и переменный резистор 29. Симметрирующая цепь (фиг. 4) может быть подключена параллельно обмотке 4 трансформатора 2 и выполнена в виде включенных последовательно диода 31, переменного резистора 32 и конденсатора 33, защунтированного резистором 34. Эта цепь представляет собой интегродифференцирующее звено. Диод 31 позволяет воздействовать только на один фронт напряжения, наводимого в обмотке 4, а переменный резистор позволяет изменять постоянную времени интегродифференцирующей цепочки, что обеспечивает изменение фазы одного из импульсов, запускающй.ч формирователь 3, Таким образом, симметрирующая цепь позволяет менять длительность открытого состояния -силовых транзисторов путем изменения фазы блокирующих импульсов, что необходимо при выравнивании вольтсекундных площадей напряжения на первичной обмотке 25 силового трансформатора 26.

Формирование сигнала управления транзисторами инвертора происходит следующим образом.

Предположим, что полярность напряжения обмоток 13 и 16 является для транзисторов 21 и 24 открывающей и они открыты, а полярность напряжения 14 и 15 для транзисторов 22 и 23 является закрывающей и они закрыты. В момент, когда во всех обмотках трансформатора 2 изменяется полярность напряжения Uss (фиг. 4), что соответствует моменту времени tt, на вход формирователя блокирующих импульсов 3 со вторичной обмотки 4 трансформатора 2 через симметрирующую цепь 5 и дифференцирующий конденсатор .6 поступает импульс запуска. На выходных обмотках 9-12 трансформатора 8 появляются блокирующие импульсы напряжения Use. Выходные обмотки 9-12 подключены так, что наводимое в них напряжение является запирающим для всех транзисторов (21-24) инвертора. В интервале времени Д t к управляющим электродам транзисторов 21 и 24 прикладывается сумма напряжений Уз (фиг. 4), наводимых в обмотках 9, 13 и 12, 16, а к управляющим электродам транзисторов 22 и 23 в это время приложена разность напряжений Use (фиг. 4), наводимых в обмотках 10, 14 и 11, 15. Под действием напряжения Use в интервале времени Д t транзисторы 21 и 24 форсированно закрываются, а транзисторы 22 и 23 остаются в закрытом состоянии под действием напряжения UssТранзисторы 22 и 23 открываются в момент времени i задним фронтом блокирующего импульса. К этому времени транзисторы 21 и 24 полностью закрылись. При следующем переключении процессы будут протекать аналогично, а переключаемые транзисторы меняются местами.

Введение в устройство управления транзисторным инвертором формирователя блокирующих импульсов и симметрирующей цепи позволяет повысить надежность инвертора путем устранения замагнйчива ния сердечника силового трансформатора и умень xiv &f/fM ias.-Kf

.№ «ьйАмйИ «;

щения динамических потерь формированием выключения силовь1х транзисторов инвертора, так как уменьщение потерь в транзисторах приводит к резкому снижению массогабаритных показателей ключей силового инвертора и улучпгает КПД устройства в целом.

Формула изобретения

0 импульсного трансформатора подключена к выходу формирователя блокирующих импульсов, а его вторичные обмотки одноименными зажимами подсоединены к одноименным управляющим электродам всех транзисторов инвертора.

5

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

f;-si;:;- ::r

ii--:- . 1 ,4«... .

-/:i .i)

.-;- ..:..

4

.1

663066

rj 77 J

(- HzzbT

rS

25

/ 13

iO rff

2Jf«

12

2729

30

r-

(pus. 2