Двухфазный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

(54) ДВУХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

, Изобретение относится к электротехнике, а конкретнее к двухфазным инверторам. Известен двухфазный инвертор, содержащий два двухтактных генератора, цепь фазовой синхронизации одного из которых подключена через фазосдвигающую резистивно-емкостную цепочку к другому генератору 1. Это устройство имеет низкую точность фазового сдвига, обусловленную зависимостью последнего от величины сигнала синхронизации и нестабильности параметров фазосдвигающей цепочки. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двухфазный инвертор, содержащий два двухтактных синхронизируемых генератора, управляющий трансформатор, одна из обмоток которого подключена к задающему генератору, а каждая из других четырех его обмоток одним выводом подключена через диод к базе транзистора данного генератора, а другим выводом соединена с коллектором транзистора другого генератора по принципу кольцевой схемы 2. Недостаток известного устройства - необходимость в задающем генераторе. Что усложняет схему инвертора. Целью изобретения является упрощение схемы инвертора. Эта цель достигается тем, что в двухфазном инверторе, содержащем два синхронизируемых генератора, каждый из которых выполнен по двухтактной схеме с двумя транзисторами, входная цепь каждого из которых соединена с обмоткой положительной обратной связи основного трансформатора, по меньшей мере одна из обмоток которого имеет отвод от средней точки, подключенный ко входному выводу инвертора, и управляющий трансформатор с четырбмя основными обмотками, каждая из которых первым выводом соединена через первый диод с базой транзистора своего генератора, а другим выводом связана по принципу кольцевой схемы с указанной обмоткой основного трансформатора с отво- дом от средней точки, каждая из указанных обмоток включена между цепями эмиттеров или баз транзисторов соответствующего синхронизируемого генератора, а также могут быть введены четыре цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных второго диода и дополнительного резистора и включена параллельно цепи.

состоящей из базового резистора и первого диода.

Кроме того, сердечник управляющего трансформатора может быть выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, управляющий трансформатор может быть выполнен с дополнительной обмоткой, а в инвертор может быть введено реле времени со входной и исполнительной цепями, выполненными на переменном токе и подключенными к выводам указанной дополнительной обмотки.

На фиг. I и 2 представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит транзисторы 1 - 4 , трансформаторы 5 и 6 образуют два двухтактных генератора с положительной трансформаторной обратной связью через базовые обмотки трансформаторов 5 и 6, имеющие отводы от средних точек, соеди ненныё с входным выводом устройства. Управляющий трансформатор 7 выполнен на сердечнике из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, и его обмотки через диоды 8-11 подключены между базами транзисторов 1-4 и выводами базовых обмоток трансформаторов 5 и б по принципу кольцевой схемы. В цепях баз транзисторов 1-4 включены токоограничительные . резисторы 12-15. Параллельно цепочкам, состоящим из диодов 8-11 и резисторов 1215, включены цепочки, состоящие из последовательно соединенных диодов 16-19 и резисторов 20-23.

При влючении питания (благодаря положительной обратной связи) генераторы устанавливаются в состояния, при которых один из транзисторов открыт, а другой заперт. Если в начальный момент транзисторы 2 и 3 открыты, а 1 и 4 закрыты, тогда диоды 8, 9, 11, 16, 17 и 19 заперты, а через открытый диод 18 и резистор 22 управляющий трансформатор 7 начинает перемагничиваться напряжением базовой обмотки трансформатора 6. Это напряжение выще напряжения базы транзистора 3 на величину падения напряжения на резисторе 14, поэтому диод 10 заперт. Напряжение базовой обмотки, пропорциональное напряжению питания, определяет время перемагничивания трансформатора 7 до его насыщения. Это время меньще времени перемагничивания трансформаторов 5 и ,6 до их насыщения, благодаря соответствующему выбору параметров .трансформаторов 5-7.

Когда сердечник трансформатора 7 насыщается, резко возрастает ток через резистор 22, на нем возрастает падение напряжения и уменьщается напряжение на соединенной с резистором обмотке трансформатора 7. Диод 10 отпирается и отбирает из цепи базы транзистора 3 весь ток резистора 14, что приводит к запиранию тJ)aнзиcтopa 3. Благодаря положительной обратной связи, открывается транзистор 4 и напряжение

на обмотке трансформатора 6 реверсируется, что приводит к открыванию диода 17 и началу перемагничивания трансформатора 7 через резистор 21 в обратном направлении. Это соответствует началу второго такта работы устройства, в котором диоды , 16, 18 и 19 и транзисторы I и 3 закрыты, диод 17 и транзисторы 2 и 4 открыты. В конце второго такта трансформатор 7 насыщается, возрастает ток через резистор 21, отпирается диод 9, запирается

транзистор 2, отпираются транзистор 1 и диод 19, и через резистор 23 трансформатор 7 начинает перемагничиваться.

В треть ем такте диоды 8-11, 16-18 и транзисторы 2 и 3 закрыты, а диод 19

и транзисторы 1 и 4 открыты. В конце третьего такта трансформатор 7 насыщается, возрастает ток через резистор 23, отпирается диод 11, запирается транзистор 4, отпираются транзистор 3 и диод 16, и через резистор 20 трансформатор 7 начинает

перемагничиваться.

В четвертом такте диоды 8-11, 17-19, и транзисторы 2 и 4 закрыты, а диод 16 и транзисторы 1 и 3 открыты. В конце четвертого такта трансформатор 7 насыщается, возрастает ток через резистор 20, отпирается диод 8, запирается транзистор 1, отпираются транзистор 2 и диод 18 и устройство возвращается к первому такту.

Первый № второй такты работы устройства заполняют первый, а третий и четвертый - второй такты генератора на транзисторах 1 и 2 и трансформаторе 5. Аналогично второй и третий, четвертый и первый такты работы устройства заполняют соответственно первь1Й и второй такты генератора на транзисторах 3 и 4 и трансформато5 ре 6.

На обмотках трансформаторов 5 и 6 получаются знакопеременные прямоугольные импульсы (меандр), сдвинутые по фазе на 90°, а на обмотках трансформатора 7 - аналогичные импульсы, но удвоенной Частоты, величина которой определяется параметрами трансформатора 7 и напряжением питания.

Для обеспечения запирания всех диодов 8-19, кроме одного, необходимо чтобы напряжение на цепочке из открытого диода и резистора было на несколько десятых долей вольта выще, чем напряжения на базовых обмотках трансформаторов 5 и 6. Влияние разброса параметров диодов 16-19 на сдвиг фаз и симметрию выходных напряже0 НИИ можно уменьщить подстройкой резисторов 20-23.

На фиг. 2 показана схема устройства, содержащего два двухтактных генератора на транзисторах 1-4 с положительной обJ ратной связью через трансформаторы тока 5 и 6. Основные обмотки управляющего трансформатора 7 включены через диоды 8-11 между базами транзисторов 1-4 и

выводами эмиттерных обмоток трансформаторов 5 и 6. Дополнительная обмотка трансформатора 7 соединена с входной и исполнительной цепями реле времени, состоящего из выпрямителя 24, конденсатора 25, токостабилизирующего двухполюсника 26 и порогового ключевого устройства 27. Коллекторы транзисторов 1 -4 присоединены к обмоткам выходных трансформаторов 28 и 29. Средние точки базовых обмоток трансформаторов 5 и б соединены через пусковые резисторы 30 и 31 с шиной питания. Между эмиттерами и базами транзисторов 1-4 включены диоды 32-35.

Работа этого устройства в основном аналогична описанному выше. Отличие, кроме обратной связи по току, заключается в том, что время перемагничивания трансформато ра 7 определяется временем срабатывания реле времени, которое при срабатывании закорачивает дополнительную обмотку трансформатора 7 что функционально эквивалентно насыщению сердечника. При этом благодаря возможности исключения влияния .параметров диодов, транзисторов и сердечника можно повысить точность и стабильность сдвига фаз и частоты выходного напряжения.

Условие запирания всех диодов, кроме одного, заключается в выборе напряжения на открытом диоде на несколько десятых долей вольта выше, чем на переходе эмиттер-база.

Благодаря отсутствию задающего генератора конструкция устройства проще, чем у известных, кроме того, оно позволяет одновременно получать напряжение удвоенной частоты на обмотках трансформатора 7.

Формула изобретения

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

М., «Энергия, 1974, с. 61, рис. 41.

2.Константинов В. Г. Многофазные преобразователи на транзисторах. М., «Энергия, 1972, с. 9, рис. 1 - 1.