Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания , .

Известно устройство, в котором при ассиметрии полупериодов работы преобразов-ателя и возникающих при этом перегрузках, запасенная электромагнитная энергия при выключении тpaнзиctopoв рассеивается не на силовых транзисторах, а на стабилитроне и К-С цепочке, т.е. происходит перераспределение энергии потерь Ц .

Недостатком известного устройства является низкий КПД.

Наиболб:е близким техническим решением к предлагаемому является инвертор, содержащий двухтактный преобразоват ель напряжения на силовых транзистс ах с трансформатором со средней точкой первичной обмотки, резистивные датчики тока в силовых цепях т;ранзисторов, которые подключены к интегратору, выходом связанным с узлом управления, причем выходы последнегр подключены к базам силовых транзисторов. При нарушении симметрии ток, протекающий по полуобмоткам трансформатора, становится неодинаковым. Интегратор вырабатывает сигнал, пролорциональный разности токов в полуобмотке. Сигнал поступает на узел управления , который, изменяя длительности полупериодов работы трансформатора, восстанавливает симметрию 2J, Однако резисто{ 1, датчики тока включаются последовательно в силовую цепь инвертора, по ним протекает весь ток нагрузки, что снижает КПД

10 преобразователя и увеличивает его габариты и вес инвертора, так как на резисторах выделяется значительная мощность.

Цель изобретения - повышение КПД

15 и снижение габаритов инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в инвертор введен узел измерения ЭДе самоиндукции, причем входы последнего подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, а выходы - ко входам интегратора.

При этом узел измерения ЭДС самоиндукции выполнен в виде Т-образной схемы, общее плечо которой подключе25но к эмиттерам силовых транзисторов и содержит резистор, шунтированный конденсатором, а два других плеча содержат последовательно включенные диод и резистор, причем точки их соединения образуют выходные выводы узла, а диодные входы плеч - входные выводы.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема инвертора.

Инвертор содержит двухтактный преобразователь напряжения на силовых транзисторах 1 и 2 с трансформатором 3 со средней точкой первичной обмотки , узел 4 измерения ЭДС самоиндукции, входные выводы 5 и б которого подключены к крайним выводам трансформатора , а выходные выводы 7 и 8 КО входам интегратора 9 / выход которого подключен ко входу узла 10 управления , при этом выходы последнего подключены к базам силовых транзисторов .

Узел измерения ЭДС самоиндукции выполнен по Т-образной схеме, общее плечо которой содержит резистор 11. шунтированный конденсатором 12, а два других плеч-а содержат последовательно включенные диод (13,14) и резистор (15,16). Точка соединения диода и резистора каждого плеча образует выходные выводы 7 и 8 узла, а диодные входы плеч его - входные выводы 5 и 6, причем общее плечо Т-образной схемы подключено к эмиттерам силовых транзисторов.

Устройство работает следукадим образом.

После включения силового транзистора напряжение на нем падает с 2Utj ДО JHOC /а ток, равный а 3j,+3tn« начинает увеличиваться за счет намагничивающей составляющей. Если цикл переМагничивания сердечника сик1метричен, напряженность магнитного паля в сердечнике .небольшая. Ток намагнит н-г . .

чиванияЛ --г:-(Значительно меньше

приведенного тока, нагрузки.

Когда симметрия нарушается, напряженность ма гнитного поля в сердечнике резко возрастает. Намагничивающий ток, прямо пропорциональный напряженности поля , может в десятки раз превысить ток нагрузки. Это ведет к снижению КПД и надежности преобразователя. ЭДС самоиндукции л , йн при

.

большом выключаемом токе тоже во .много раз превышает номинальное напряжение питания. Мгновенная мощность на коллекторе достигает большой вели чины и вызывает вторичный пробой транзистора.

. Для поддержания симметрии цикла необходимо чтобы напряженности магнитного поля в моменты переключения .были равны. Более точным и нужным для преобразователя является поддер жание равенства токов коллекторов UjcCt) в моменты выключения.

При выключении транзисторов возникает ЭДС самоиндукции л . а

.4 Ч стремящаяся поддержать значение тока

в обмотке. Интегрируют обе части уравнения

HA«5(t), t-i t, -ti ц

где (t) - мгновенное значение ЭДС

самоиндукции t - момент начала выключения

транзистора; t, - момент спада тока транзистора до нуля; Lg - индуктивность рассеяния

обмотки

Lg Kju, где К - конструктивный 5коэффициент.

При выключении транзистора динамическая магнитная проницаемость, равная ,,. 36 остается постоянной.

-айСледовательно, в промежутке времени

0 t - t/2 индуктивность обмотки также постоянна, и ее можно вынести изпод знака интеграла. Тогда

5 56(t))-i(t,)

il

i-,

(выкГ -Ч выч.

вык

т.е. интеграл от ЭДС самоиндукции за время выключения пропорционален току, протекакнцему через транзистор в момент начала процесса выключения. Если преобразователь работает в симметричном режиме, то токи, протекающие через полуобмотки, к моменту выключения силового транзистора равны и, следовательно, равны ЭДС самоиндукции, пропорциональные току выключения. На два дифференциальных входа 9 интегратора с выходов 7 и 8 узла измерения ЭДС самоиндукции поступают равные напряжения и, следовательно, напряжение на выходе интегратора равно нулю.

При ассиметрии, когда напряжение на коллекторе транзистора 1 превышает 2Uif, , открывается диод 13 и ЭДС самоиндукции с выхода 7 узла 4 поступает на дифференциальный вход интегратора 9, на другой вход в это время с емкости 12 через выход 8 узла 4 поступает напряжение 2U.

Таким образом, на один вход подается

U{t)ejt)HU,

а на другой U(t)2Uti.

Суммарное напряжение на входе интегратора равно

VV4.,(t). .

в следующий период аналогично открывается диод 14 и на вход интегра