Устройство для управления инвертором Советский патент 1980 года по МПК H02P13/18 

Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано в устройсгвёос преобразования электрической энергии. Известен мостовой инвертор напряжения с полузависимым управлением силовыми транзисторами Щ , в которых два ведущих транзистора мостовойсхемы управляются от системы управления внешней по отношению к силовой части инвертора, два других (ведомых) получают сигналы управления от обмотоксилового или дополнительного трансформатора, а ток этого сигнала ограничен резисторами. Недостаток известного устройства потери мощности в резистивных цепях ограничения тока управления. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство управления мостовым инрертбром напряжения 2J , содержащее два трансформатора тока, первичные обмотки КОТОРЫ включены последовательно с нагрузкой инвертора в мостовую схему, вторичные обмотки каждого-параллёльно управ ляйлдей цепи соответствующего ведомого транзистора, а третьи Обмотки через диоды подключены параллёльно шинам питания. Недостаток устройства состоит в том, что при отпирании Sедущего транзистора в цепи управления ведомого не появляется ток,необходимый для его отпирания. Для отпирания ведомого транзистора устройство управления должно сформировать короткий .начальный импульс и передать его 1В базовую цепь соответствующеговбдс)мого транзистора, одновременно за;прещая отпирание другого ведомого транэийтора бт им- пульса помехи. Следует отметить, что при отпирании ведущего транзистй1 а ведомый может открыться емкостным током коллекторного nepeJfOSaiГ Это вызывает дополнительные потери мощности. Кроме отмеченнЕлх недостатков следует отметить следующее. Когда осуществляется перемагничиванйе сердечника трансформатора тока в обратном направлении, протекает ток через третью обмотку трансформатора и источника питания, при этом в первичную обмотку трансформатора тока трансформируется . значительное напряжение, вызывающее искажение формы напряжения на нагрузке. Кроме того, возврат энергии в ис;точнйк питания, происходящий на этом этапе, вызьшает дополнительные потери Мощности. Цель Изобретения - упрощение устройства и улучшение формы кривой выходног о напряжения. Это достигается тем, что в устрой ство для управления инвертором, выпо ненньм по мостовой схеме с независимым управлением ведущих транзисторов и зависимым управлением ведомых,.содержащее два трансформатора тока, в которых основные первичные обмоткк включены последовательно с нагрузкой V а диагональ моста, первые вторичные обмо.тки - последовательно с входными цепями ведомых транзисторов , а вт рые вторичные обмотКи кажцото трансформатера тока соединены последовательно с диодами,введены две RC-цепочки, в каждый трансформатор тока введена дополнительная первичная обмотка, при этом указанные дополннтел ные обмотки первого и второго трансформатЬрЪв тока одним вывойом через соответственно.первую и вторую RCцепочки подсоединены к выводу для подключения источника питания, а дру гимвыводом - к выходным цепям перво го и второго ведущих транзисторов, первые вторичные обмотки первого и второго трансформаторов тока подключены между базой и эмиттером первого и второго ведомых транзисторов, а цепь,состоящая из соединенных послед вательно диода и второй вторичной об мотки первого трансформатора тока,. пбдключена между базой и эмиттером второго ведомого транзистора, цепь из ГОёДйненнь1Х последовательно диода и второй вторичной обмотки второго трансфорШаФЪра tOKa. пбд;кяючёНа между базой и эмиттером первого ведомсэго транзистора. Кроме того, основная первичная обмотка каждого трансформаторй тока выполнена двухсекционной и электрод выходной цепи сОответству кЩётО вёдуйсего транзистора подключен к средней точке этой обмотки. На чертеже представлена принципиальная схемаустройстйа. В инверторе эмиттесы ведущих тран зисторов 1 и 2 соединены с шино питанкя 3, а коллекторы ведомых транзисторов. 4 и 5 соединены с шиной питания 6. Устройство управления содержит ДВа трансформатора тока 7 и 8. Основ . первичные обмотки 9 и 10 этих трансформаторов соединены последовательно друг с другом и первичной обмоткой 11 силового трансформа.тора 12 Цепь из соединенных последовательно указанных обмоток включена в мостовую схему, т.е. меЗДу коллекторами ведущих транзисторов и. 2. , Дбполн(ггельная первичная обмотка 13 первого трансформатора тока 7 через RC цепочку 14 включена между коллектором ведущего транзистора 1 и шиной питания 6. Дополнительная первичная обмотка 15 второго трансФорматора тока 8 через ЯС - цепочку 16 включена между коллектором ведущего транзистора 2 и шиной питания 6. , Первая вторичная обмотка 17 первого трансформатора тока 7 включена между базой и эмиттером первого ведомого транзистора 4, первая вторичная обмотйа 18 второго трансформатора тока 8 - между базой и эмиттером второго ведомого транзистора 5. Цепь из соединенных последовательно второй вторичной обмотки 19 первого трансформатора тока 7 и диода 20 подключена между базой и эмиттером второго ведомого транзистора 5. Цепь из соединенных последовательно второй вторичной обмотки 21 второго трансформатора тока 8 и диода 22 подключена между базой и эмиттером первого ведомого транзистора 4. Между коллекторами ведущих транзисторов 1 и 2 и шиной питания б подключены диоды 23 и 24. Между эмиттерами ведомых транзисторов 4 и 5 и шиной- питания 3 включены, диоды 25 и 26. Эмиттер ведомого транзистора 4 соедцинен с коллектором ведущего транзистора 1.Эмиттер ведомого транзистора 5 соединен с коллектором ведущего транзистора 2. В варианте схемы связь между эмиттерами ведомых и ведущих транзисторов осуществляется через показанные на чертеже пунктиром секции основных первичных обмоток трансформаторов тока 7 и 8 . Принцип действия устройства управления состоит в следующем. Пусть в с открытом состоянии находятся транзисторы 2 и 4. Тогда током обмотки 10 трансформатор 8 устанавливается в состояние отрицательной намагниченности, конденсаторRC-цепочки 14 разряжается, а конденсатор RC-цепочки 16 заряжается. Запирание транзистора 2прерывает ток в обмотке 10. При. этом на обмотке 18 возникает ЭДС электромагнитной индукции, которая приводит к отпиранию ведомого транзистора .5. Процесс отпирания происходит лавинообразно за счет обратной связи, ociпдecтвляeмoй обмоткой 15, и за счет энергии, накопленной в конденсаторе RC-цепочки 16. Поэтому в базу транзистора 5 подается заряд, подготавливающий его к отпиранию. Если отпирание ведущего транзистора 1 производится сразу же , вслед за описанным процессом,, то Открытое состояние ведомого транзистора 5 поддерживается протеканием тока через обмотку 10 трансформатора тока 8. При этом токи коллектора и базы ведомого транзистора 5 установ-Ьены пропорциональными независимо от

тока нагрузки, протекающего по последовательной цепи из обмоток 9, 11, lO - Если отпирание ведущего транзистора 1 задержано по отношению к моменту разряда конденсатора КС-цепочки 16 через ведомый транзистор 5, то отпирание транзистора 1 вызывает вновь отпирание ведомого транзистора 5 за . . счет тока заряда конденсатора RC-ueпочки 14, протекающего через обмотку 13 и основной транзистор 1 и трансформируемого в обмотку 19. Одновременно с этим обмоткой 17 задается ток в базу ведомого транзистора 4, и этим током предотвращается его самоотпи а ние, связанное с протеканием емкостного тока коллекторного перехода,Тем самым предотвращаются потери в соединенных последовательно ведущем 1 и ведомом 4 транзисторах,вызванные явлением самоотпирания ведомого транзистора 4

Чтобы токи утечки ведущих транзисторов не заряжали конденсаторы.

RC-цепочек 14 и 16, выходные цепи ведомых транзисторов или конденсаторы шунтировали резисторами (на чертеже не показаны) .

После отпирания транзистора 1 по соединенным последовательно обмоткам 10, 11, 9 протекает ток источника питания, и этим током, трансформируемым из обмотки 10 в обмотку 18, транзистор 5 поддерживается в режиме насыщения.

. Кроме того, в базовую цепь транзистора 5 задается ток,трансформируемый из обмотки 9 в обмотку 19. При этом на обмотках трансформатора 7 действуют обратные напряжения и сердечник трансформатора перемагничивается в отрицательном направлении, rfaким образом, процесс установки сердеч ника используется для создания дополнительного ртпирающего тока и уменьшения тем самым потерь в коллекторной цепи ведомого транзистора 5. Одновременно с зтим обратное напряжение на .обмотке 17 поддерживает ведомый транзистор 4 в режиме отсечки.

В обмотку 9 во врем процесса установки сердечника трансформатора 7 в состояние отрицательной намагниченности трансформируется незначи ельноё напряжение,что предотвращает рассмотренное ранее явление искажения формы направления на нагрузке.

Если обмоТку 9 выполнить двухсекционной и в цепь между коллекторами транзисторов 1 и 2 включить меньшую часть витков этой обмотки, то потери, связанные с трансформацией напряжения в часть обмотки 9, через которую протекает обратный ток, устанавливающий состояние отрицательной н.амагниченности сердечника, дополнительно уменьшатся,

(Таким образом, изобретение дает возможность уменьшить потери энергии

как за счет исключения паразитного самоотпирания ведомых транзисторов токами заряда емкости коллекторного перехода, так и за счет использования процесса обратного перемагничйвания трансформаторов тока для увеличения бзового тока, работающего в режиме насыщения ведомого транзистора.

Кроме того, устройство управления упрощается, так как отпирание ведомого транзистора осуществляется автоматически при отпирании соответствующего ведущего транзистора.

Искажение формы выходного напряжения уменьшается, так .как уменьшается напряжение,трансформированное в первичную обмотку трансформатора тока во его пёрёмагн ичивания в обратном направлении. Формула изобретения

1.Устройство для управления инвертором, выполненным по мостовой схеме с независимым управлением ведущих транзисторов и зависимым управлением ведомых, содержащее два . трансформатора тока, S которых основные первичные обмотки вкдачень последовательно с нагрузкой в диагональ моста, первые вторичные обмотки - последовательно с входными цепями ведомых транзисторов,а вторые вторичные обмотки каждого трансформатора тока соединены последовательно с диодами, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и улучшения формы кривой .выходного, напряжения, оно снабжено двумя.

RC-цепочками, в каждый трансформа-, тор тока введена дополнительная первичная обмотка, при этом указанные дополнительные обмотки первого и второго трансформаторов тока одним выводом черезсоот.ветственно первую и втоpyjo RC-цепочки подсоединены к выводу для подключения источника питания, а другим выводом - к выходным цепям первого и aTopoiro ведущих транзисторов, первые вторичные обмотки первого и второго, трансформаторов тока подключены между базой и эмиттером первого и второго ведомых транзисторов, а цепь, состоящая из соединенных последовательно диода и второй вторичной обмотки первого трансформатора тока, подключена между базой и эмиттером второго ведомого транзистора, цепь из соединенных последоват.ельно диода и второй вторичной обмотки второго трансформатора тока подключена между базой и эмиттером первого ведомого транзистора.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что основная перричная обмотка каждого трансформатора (сока выполнена двухсекционной и электрод выходной цепи соответствующего

транзистора подключен к средней тоЧке этой обмотки.--- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

748791

1.Авторское свидетельство СССР № 16753IV кл. Н 03 f,3/20, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР 400962, кл. Н 02 М 7/48, 1974.