Инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования входного напряжения постоянного тока в напряжение, переменного тока згщанной частоты и амплитуды.

По основному авт.св. № 74139б известно устройство, содержащее блок управления с трансформаторным выходом, соединенный с управлякяцим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратно включенным диодом,. причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод, причем каждая пара соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительным двухобмоточным насыщающимся трансформатором, а каждая из этих обмоток включена последовательно с вспомогательным диодом, причем .к одноименным электродам вспомогательных диодов этой пары подключены разноименные концы этих обмоток Щ.

Недостатком известного инвертора являются ограниченные функцио-

нальные возможности вследствие того, что время перемагничивания трансформаторов насыщения, входящих в цепь нелинейной обратной связи, остается постоянньЗ в процессе работы инвертора. Время перемагничивания определяется параметрами базовой цепи и параметрами самого трансформал:ора, остающимися постоянными в процессе

Q эксплуатации. Поэтому длительность управляющих сигналов, подаваемых в базовые цепи силовых транзисторов, должна быть также постоянной. Регулирование величины выходного напря15жения в этом случае возможно только за счет изменения фазового сдвига между управляющими сигналами стоек мостового инвертора. Однако часто, в силу ряда преимуществ, целесооб20разным является управление силовыми транзисторами при помощи базовых сигналов, модулированных по длительности. Такой принцип управления является предпочтительным в силу того,

25 что позволяет использовать в системе управления однотактные предварительные усилители мощности, что упрощает схему управления инвертора. Кроме того, использование однотактных развязывающих усилителей мощ30

ности позволяет проще и надежнее реализовать защиту инвертора от перегх.узок. Заметим, что полумостовые рехулируемые инверторы, обладающие рядом преимуществ перед мостовыми, управляются, как правило, импульсами, модулированными по длительности Известный же инвертор построить по схеме полумостового типа не представляется возможным.

Цель изобретения - расширение ег функциональных возможностей, упрощение системы управле шя.

Поставленная цель достигается тем, что в инверторе каждый насыщающийся трансформатор содержит дополнительную обмотку, включенную через ограничивающий резистор параллельно первичной обмотке выходного трансформатора . .

На фиг,1 приведена принципиальная схема инвертора; на фиг.2 временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы.

Инвертор содержит ключевые транзисторы 1-4, выходной трансформатор 5, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка б. Импульсы управления снимаются с вторичных обмоток согласующих трансформаторов 7 и 8, входящих в оконечный каскад блока управления, и через последовательно соединенные ограничивающие резисторы 9-12 и базовые диоды 13-16 поступают в б-азовые цепи силовых транзисторов инвертора. К коллекторам каждого транзистора тодключены диоды 17-20, которые совместно с базовыми диодами и одной из обмоток насыщающихся трансформаторов 21 и 22 образуют цепилелинейной обратной связи по току. Насыщающиеся трансформаторы 21 и 22 выполнены на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса и имеют по две одинаковых обмотки о Кроме того, насыщающиеся трансформаторы 21 и 22 имеют дополнительные обмотки 23 и 24, .каждая из которых через ограничивающий резистор 25(26) подключена параллельно первичной обмотке выходного транформатора инвертора.

Так как транзисторы каждой диагонали переключаются синхронно , а процессы, происходящие при переключении транзисторов разных диагоналей, идентичны, для объяснения принципа работы рассмотрим переключение одно пары транзисторов, например транзисторов 1 и 4.

Предположим, что в момент времен to (фиг.2 а ) сердечники трансформаторов 21 и 22 находятся в состоянии насыщения, например отрицательного, с индукцией насыщения В. В момент to на обмотках согласующих трансформаторов 7 и 8 появляются

управляюцу1е напряжения с полярностью, которая является отпирающей для транзисторов 1 и 4 и запирающей для транзисторов 2 и 3.

С момента to сердечники трансформаторов 21 и 22 начинают перемагничиваться под воздействием напряжений, прикладываемых к обмоткам W и дополнительным обмоткам 23 и 24.-На интервале перемагничивания индуктивное сопротивление обмоток W велико и в цепях диодов 17 и 20 протекает лишь ток намагничивания, имеющий весьма малую величину. При этом цепи нелинейной обратной связи по току

5 . оказываются разомкнутыми, базовые токи транзисторов 1 и 4 равны 1 (фиг.2 а) и транзисторы 1 и 4 находятся в состоянии насыщения. При этом напряжение между эмиттером и коллекQ тором равно икэнас -2) Параметры насыщающихся трансформатором, а также сопротивление резисторов 25 и 26 выбраны так, что время перемагничивания сердечников из состояния -В

в состояние +Bs несколько меньше

длительности отпирающего импульса. В момент времени t сердечники насыщаются (для упрощения считаем, что параметры трансформаторов единтичны). Индуктивное сопротивление обмоток 1

0 резко уменьшается, диоды 17,20 отпираются и начинают действовать цепи нелинейной обратной связи. В результате их действия базовые токи транзисторов 1 и 4 уменьшаются до величины 12(фиг.2а) предполагается, что параметры транзисторов 1 и 4 идентичны, и транзисторы 1 и 4 оказываются на границе насыщения. Напряжение при этом- несколько возрастает до

0 величины (фиг.2 ). Благодаря действию цепей нелинейной обратной связи по току базовые токи транзисторов 1 и 4 в интервале tg -t поддерживаются на таком уровне, при котором транзисторы находятся на границе области насыщения и активной области.При появлении в момент t запирающих сигналов транзисторы 1 и 4 форсированно запираются. При этом из процесса запирания исключено время рассасывания неосновных носителей. На интервале tj-tj все транзисторы инвертора заперты и к первичной обмотке трансформатора 5 прикладывается нулевое напряжение (пауза в выходном

5 напряжении, фиг.2г).

Начиная с момента t отпираются транзисторы 3 и 2 и процессы протекают по аналогии с описанными выше,

0 Пусть напряжение питания инвертора ЕП изменилось, например, в сторону увеличения (на фиг.2 г показано пунктиром) . При этом благодаря действию блока управления, обеспечивающего

5 стабилизацию среднего значения выходиого напряжения, длительность импульсов управления уменьшилась (фиг.2а,ё показано пунктиром).Так как к обмоткам подмагничивания 23 и 24 прикладывается возросшее по .величине напряжение, насыщение сердечников трансформаторов 21 и 22 происходит раньше в момент t.

Таким образом, несмотря на изменение длительности управляющих импульсов, вызванное изменением входного напряжения инвертора, и другими возмущающими факторами, например, изменением тока нагрузки, проводящие транзисторы будут большую часть времени находиться в состоянии насыщения и только непосредственно перед запиранием выводятся из состояния насыщения . Благодаря этому удается получить высокий КПД и малое время переключения силовых транзисторов. Введение дополнительных обмоток позволяет расширить функциональные возможности инвертора и использовать другой алгоритм управления. В частности, .в данном устройстве можно заменить одну стойку емкостным делителем и получить регулируемый полумостовой транзисторный инвертор, имеющий ряд преимуществ по сравнению с мостовым, например, отсутствие подмагничивающих ампер-витков в силовом трансформаторе со стороны его первичной обмотки. Использование другого алгоритма управления позволяет упростить схему блока управления,

10

Формула изобретения

Инвертор по aBTtCB. 741398, отличающийся тем, что, 15 с целью расширения функциональных |возможностей и упрощения блока управления, каждый насыщающийся трансфор.матор содержит дополнительную обмотку, включенную через ограничивающий 20 резистор п-араллельно первичной обмотке выходного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 25 1 Авторское свидетельство СССР № 741398, кл. Н 02 М 7/537, 1978.

1

J

Pt/f.