Регулятор электрической мощности инвертора Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 H02P13/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в мостовых и полумостовых преобразователях напряжения и усилителях мощности.

Известен регулятор электрической мощности инвертора в полумостовс преобразователе напряжения, содержащий два последовательно соединенных регулирукядих транзистора, управляющие входы которых подключены к выходным обмоткам трансформатора тока, первичная обмотка которого включена между точкой соединения регулирующих транзисторов и трансформатора напряжения, допрлнительная обмотка которого соединена с дополнительной обмоткой трансформатора тока 1.

Недостатком этого регулятора является низкий КПД, низкие массо-габаритные показатели, обусловленные тем, что из-за пассивного запирания регулирующих транзисторов, они имеют плохие фронты выключения и большое время рассасывания, что приводит к ухудшению КПД за счет роста потерь мощности во время выключения и, следовательно, к ограничению частоты

работы преобразователя, ухудшению массо-габаритных показателей.

Наиболее близкий к изобретению по технической сущности регулятор электрической мощности инвертора содержит два последовательно соединенных регулирукицих элемента, включенные между входными выводами, вы10ходной вывод для подключения нагрузки, два трансформатора управления, каждый из которых снабжен включающей, выключающей перемагничивакадей и выходной обмотками, два включающих и два вы15ключающих транзистора, два диода, причем выходные обмотки трансформаторов управления подключены к управляющим входам соответствующих регулирующих элементов, включакицие и вы20ключакщие обмотки каждого трансформатора управления включены последовательно, крайние выводы включающих обмоток трансформаторов управления подсоединены к коллекторам соответ25ствующих включающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с змиттерами выключакхцих транзисторов и соединены с общей шиной управления, а базы включающих и выключающих тран30зисторов соединены с соответствующими командными выходами блока управления 2 }.

Недостатком инвертора является низкий КПД и низкие массогабаритные показат.ели, обусловленные пассивным запиранием регулирующих элементов, плохими фронтами выключения, что приводит к росту мощности потерь на выключение и ограничению частоты работы.регулятора.

Цель изобретения - повышение КПД с одновременным уменьшением массы и объема, путем повышения частотна переключения регулирующих элементов

Поставленная цель достигается те что в регулятор электрической мощности инвертора,содержащий два послдовательно соединенных регулируквдих элемента, включенные между входными выводами, выходной вывод для подключения нагрузки, два трансформатора управления, каждый из которых снабжен включающей, выключающей перемагничивающей и выходной обмотками, два включающих и два выключающих транзистора, два диода, причем выходные обмотки трансформаторов управления подключены к управляющим входам соответствующих -регулирующих элементов, включающая и выключающая обмотки каждого трансформатора управления включены последовательно, крайние выводы включающих обмоток трансформаторов управления подсоединены, к коллекторам соответствующи включающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами выключающих транзисторов и с общим, выводом управления, а базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствующими командными выходами блока управления, введены датчик тока, входом включенный между выходный выводом для подключения нагрузки- и точкой соединения регулирующих элементов, а выходом между шиной управления и точкой соединения включающих и выключающих обмоток трансформаторов управления, крайние выводы выключающих обмоток чере.з соответствующие диоды подключены к коллекторам соответствующих выключающих TpaH3HCTopOaj, перемагничивающие обмотки трансформаторов управления подключены к соответству ющим дополнительным выходам блока управления, кроме того, датчик тока выполнен на трансформаторе тока, первичная и вторичная обмотки которого подключены соответственно к входу и выходу, а блок управления содержит узел формирования команд, .узел ограничения тока и датчик включенного-выключенного состояния регулирующих элементов, первый выход которого соединен с входом узла формирования команд, второй выход подключен к входу узла ограничения тока выходы которого соединены с дополнительным выходами блока управления, а соответствующие выхода узла формирования команд подключены к командным выходам блока управления и общей шине управления, а датчик включенного-выключенного состояния регулирующих элементов выполнен на трансформаторе напряжения, первый вывод входной обмотки которого подключен к выходной клемме для подключения нагрузки, а второй вывод связан с выводами питания, .первая выходная обмотка подключена к первому выходу упомянутого датчика, а вторая выходная обмотка подсоединена ко второму выходу упомянутого датчика.

Функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Регулятор электрической мощности инвертора содержит два последовательно соединенных регулирующих элемента 1 и 2, включенные между входными выводами питания, два трансформатора 3, 4. управления выходные обмотки 5 и 6 каждого из которых соединены с управляющими входами регулирующих элементов 1 и 2, включакицие 7, 8 и выключающие 9 и 10 обмотки трансформаторов управления 3 и 4 соединены последовательно, крайние выводы включающих обмоток 7 и 8 подключены к коллекторам включающих транзисторов 11 и 12, а крайние концы выключающих обмоток 9 и 10 через диоды 13 и 14 подключены к коллекторам выключающих транзисторов 15 и 16, базы транзисторов 11, 12, 15 и 16 подключены к командным выходам блока

17управления, датчик 18 тока включен между точкой соединения регулирующи с элементов 1, 2. и выходной Клеммой 19, а выходными выводами подключен к эмиттерам транзисторов 11, 12, 15, 16 и точками соединения обмоток 7, 9и 8, 10. Перемагничивающие .обмотки 20 и 21 трансформаторов управления 3 и 4 соединены с выходами узла 22 ограничения тока, вход, которого подключен к первому выходу датчика 23 состояния регулирующих транзисторов 1 и 2, второй выход которого подключен квходу узла 24 формирования команд, командные выходы которого соединены с базами транзисторов 11, 12, 15, 16

и общей шиной управления.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что открыты соответственно транзисторы 12, 2 и 15. Ток нагрузки, протекающий через датчик

18тока, трансформируется с заданным коэффициентом передачи и выходную обмотку трансформатора 18 тока и протекает через открытый транзистор

12 и включающую обмотку 8 трансформатора 4 управления, полярность напряжения на обмотках 6 и 8 такова, что по выходной- обмотке 6 протекает насыщающий ток базы транзистора 2, равный пересчитанному току коллектора. Заданная глубина насыщения определяется коэффициентами трансформации датчика 18 тока и соотношением числа витков обмоток 6 и 8 трансформатора 4 управления. С первого выхода датчика 23 состояния через угол 22 ограничения тока по-, ступает напряжения на перемагничивающие обмотки .20 и 21 трансформаторов управления 3 и 4, Причем при выбранном направлении протекания тока нагрузки на обмотке 20 и 21 приходят : сиг налы в полярностях, соответствующих открытому состоянию транзистора 2 и закрытому - транзистора 1. Напряжение, приложенное к обмотке 20 размагничивает сердечник трансформатора управления 3 и создает запирающее напряжение на выходной обмотке 5 подключенной к базе транзистора 1, а полярность напряжения, .наведенная в обмотке 9 закрывает диод 13 через открытый транзистор 15, который препятствует протеканию тока через обмотку8 или выходную обмйтку датчика 18 тока. Напряжение, приложенное к обмотке 21 через ограничитель тЪка 22, выбирается из учета работоспособности регулятора на холостом ходу, когда отсутст вует передача тока в базы транзисторов 1 и 2 от датчика 18 тока. Напряжение на втором выходе датчика 23 состояния приложено к входу узла формирования команд, в полярноти, удерживающей транзисторы 11 и 16 в закрытом состоянии. При смене полярности на командных выходах блока 1,7 управления закрываются транзисторы 12 и 15, открывается выключающий транзистор 16, а включающий транзистор 1,1 будет закрытым от второго выхода датчика,23 состояния до смены полярности или до полного закрытия транзистора 2. Когда транзистор 12 закрывается, а транзистор 16 открывается, пересчитанный ток нагрузки с выхода датчика 18 тока начинает протекать по обмотке 10 .через диод 14 и открытый транзистор 16. Фазировка обмотки 10 такова, что пересчитанный в выходную обмотку 6 базовый ток транзистора 2 начинает протекать в обратную сторону, форсирование рассасывая базо-эмиттерный переход транзистора 2. Коэффициент трансформации обмоток 6 и 10 выбирается из условия заданной кратности рассасывающего тока по отношению к насыщающему и может превышать его в несколько раз. В резултате этого транзистор 2 выключается с минимальным временем рассасывания и крутым фронтом выключения. После выкл1очения транзистора 2 меняется

полярность напряжений на выходе датчика 23 состояния на противоположную, тем самым снимаются запрещающий сигнал на включение транзистора 11. Изменяется также полярность напряжения на обмотках 20 и 21 перемагничивания. В трансформаторе ,3 управления напряжение на выходной обмотке 5 создает начальный ток включения транзистора 1, который в дальнейшем через датчик 18 тока и управляющий

5 трансформатор 3 устанавливается пропорциональным току нагрузки. Дальнейшая работа регулятора протекает аналогично описанному выше.

Предложенное техническое решение выгодно отличается от известных наличием цепей формированного и контролируемого тока рассасывания регулирукяцих элементов регулятора мощности, что позволяет повысить частоту переключения регулирующих элементов, у /1еньшить массу и объем электромагнитных элементов.

30

Формула изобретения

1. Регулятор электрической мощности инвертора, содержащий два последовательно соединенных регулирующих элемента, включенных между входными выводами, выходной вывод для подключения нагрузки, два трансформатора управления, каждый из которых снабжен включающей, выключающей,перемагничивающей и выходной обмотками, два включающих и два выключающих транзистора, два диода, причем выходные обмотки трансформаторов .управления подключены к управляющим входам соответствукядих регулирукицих элементов, включающая ивыключающая обмотка каждого трансформатора управления включены последовательно, Крс1ЙНИе выводы -ВКЛЮЧсШ)щих обмоток трансформаторов управления подсоединены к коллекторам со-; ответствующих включающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами выключающих транзисторов и с общим выводом управления, а

базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствующими командными выходами блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД с

одновременным уменьшением массы и объема путем повышения частоты переключения регулирующих элементов, введены датчик тока, входом включенный между выходным выводсзм для

.подключения нагрузки и точкой сое