Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известны инверторы, нагрузкой которых является электродвигатель. В данных электроприводах возможны режимы работы, при которых ток силовой цепи инвертора во много раз превосходит номинальный ток двигателя, обычно это режимы запуска и реверса. При этом возможны перегрузки силовых транзисторов инвертора

1 и 2 .

Однако в данных инверторах защита транзисторов неприемлема в тех случаях, когда требуется высокое быстродействие электропривода, кроме трго, защиту по схеме трудно выполнить для высоковольтных ключей.

Наиболее близким к предложенному является инвертор, содержащий задающий генератор, подключенный к формирователю управляющего напряжения через трансформатор, выходной каскад на транзисторах с датчиком тока в цепи выходного трансформатора 3

Недостаток данного устройства заключается в том, что базовые токи транзисторов усилителя мощности рассчитываются на максимальный ток

нагрузки, что при номинальном токе нагрузки приводит к неоправданно завышенным потерям в базовых цепях силовых транзисторов, также увеличиваются и динамические потери при выключении транзисторов, так как увеличивается время рассасывания неосновных носителей в области базы. Завышенные потери приводят к

уменьшению КПД, увеличению массы и габаритов устройства.

Цель изобретения - повышение КПД. Поставленная цепь достигается тем, что в инвертор введены усилительный каскад на двух транзисторах, базы которых подключены ко входам ключевого элемента, выходом соединенного с дополнительной вторичной обмоткой трансформатора формирователя управляющего напряжения, вспомогательный трансформатор с двумя обмотками, пороговый и опорный элементы, причем средние точки обмоток вспомогательного трансформатора

подключены непосредственно ко входному выводу инвертора и через выпрямитель - к питающему зажиму формирователя управляющего напряжения, ,входы порогового элемента подклю1чены соответственно к выходу датчика тока и к выходу опорнот-о элемента, подключенного ко входным вывода инвертора, а выход - к управляющему входу ключевого элемента.

На чертеже изображена принципиалная схема инвертора,

.Инвертор состоит из задающего генератора 1, связанного с формирователем 2 управляющего напряжения, силовых транзисторов 3, 4, базы которых подключены к трансформатору формирователя управляющего напряжения, датчика 5 тока, включенного в первичную цепь силового трансформатора б нагрузки, порогового элемента If ключевого элемента 8, к выходам которого подключены транзисторы 9, 10, коллекторы которых нагружены на трансформатор 11 с обмотками 12 и 13, выпрямителя 14, подключенного к обмотке трансформатора 11, датчик тока соединен со стабилитроном 15, резистором 16 и конденсатором 17.

Инвертор работает следующим образом.

В номинальном режиме напряжение с датчика тока меньше напряжения на стабилитроне 15, пороговый элемент 7 находится в выключенном положении, ключевой элемент 8 также выключен, Транзисторы 9, 10 заперты, напряжение на обмотке 13 трансформатора 11 равно нулю, и формирователь управляющего напряжения питается напряжением источника. При этом базовые резисторы транзисторов 3, 4 рассчитываются для обеспечения насыщения при номинальном токе нагрузки. При переходных процессах, например при пуске инвертора, напряжение на стабилитроне 15 мало, так как конденсатор 17 разряжен. При незначительном увеличении тока нагрузки срабатывает пороговый элемент 7 и открывает ключевой элемент 8, пр этом запускается инвертор, собранн на транзисторах 9, 10 и трансформаторе 11.

Напряжение питания формировател управляющего напряжения равно сумме напряжения источника и напряжения с выпрямителя 14. Напряжение на базовых обмотках силовых транзисторов 3, 4 увеличивается, увеличивается базовый ток, т.е. инвер может норм ально работать при токах :Нагрузки, больших, чем номинальный Таким образом, пуск нагрузки происходит при повьлиенных токах баз силовых транзисторов, что исключает линейный режим работы последних. Количество витков обмотки 12 выбирается таким, чтобы при максимальном токе нагрузки обеспечить насыщенное состояние силовых транзисторов. Постоянная времени заряда конденсатора выбирается такой, чтобы пороговый элемент выключился после окончания пускового режима в нагрузке. При включенном инверторе и переходных процессах в нагрузке (пуск, реверс) напряжение с датчика тока увеличивается. При превышении напряжения -стабилитрона срабатывает пороговый элемент 7, открывается ключевой элемент 8, запускается инвертор и ток в базы транзисторов 3, 4 увеличивается.

Формула изобретения

Инвертор, содержащий задающий генератор, подключенный к формирователю управляющего напряжения чере трансформатор, выходной каскад на транзисторах с датчиком тока в цепи выходного трансформатора, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения КПД в него введены усилительный каскад на двух транзисторах базы которых подключены ко входам ключевого элемента, выходом соединенного с дополнительной вторичной обмоткой трансформатора формирователя управляющего напряжения, вспомогательный трансформатор с двумя вторичными обмотками, пороговый и опорный элементы, причем средние токи обмоток вспомогательного трансформатора подключены непосредственно ко входному выводу инвертора и через выпрямитель - к питающему зажиму формирователя управляющего напряжения, входы порогового элемента подключены соответственно к выходу датчика тока и к выходу опорного элмента, подключенного ко входным выводам инвертора, а выход - к управляюш.ему -входу ключевого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Глазенко Т.Д. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. Энергия, 1965, с. 178181.

2.Машуков Е.В. Транзисторные ключи для устройств управления и комутации. Электронная техника в автоматике. Вып. 8, с. 15.

3.Авторское свидетельство СССР 408440, кл. Н 02 М 7/537, 1973.

3

-pk

4