SU1156225A1 - Транзисторный инвертор - Google Patents

Abstract

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий силовые транзисторы, управл емые от блока управлени ,одни из силовых электродов которых присоединены к концам обмотки выходного т Е ансформатора и к одним 4А из выводов диодов выпр мител ,другие вьшоды которых объединены и подсое- динены к LC -фильтру, один из вы- водов дроссел  которого подсоединен к одному из силовых электродов управл емого ключа, причем средн   точка упом нутой обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному вьшоду и к одной из обкладок конденсатора LC -фильтра, о т лйчающийс  тем, что, с целью улучшени  массогабаритных показателей , повышени  КЦЦ и надежности , втора  обкладка конденсатора подсоединена к общей точке диодов упом нутого выпр мител  и к другому силовому электроду ключа, вход ко (Л Topoio подклю.чен к входу дл  под соединени  блока управлени , причем один из выводов дроссел  соединен с другим входным выводом через введенный диод. rvVv. л

Description

1 Изобретение относитс  к преобразовательной тезсИике, в частности к силовьм схемам транзисторных инверторов . Известны транзисторные однофазные инверторы по схеме с вьшеденньм нулем трансформатора, с пр моугольным выходньм напр жением или работающие на основе широтно-импульсной модул ции (ШИМ) с синусоидальн№ выходньм напр жением, в которых с целью уменьшени  мощности потерь включают цепи передачи энергии, накопленной в индуктивност х рассе ни  трансформатора, либо в источник QJ, либо в .нагрузку 2 При низких частотах выходного напр жени  эти схемы не обеспечивают достаточные функциональные возможности: имеют низкий КВД и сложны. Известна схема транзисторного инвертора, состо ща  из трансформатора со средним выводом из первич ной обмотки и двух плеч, подключенных к полуобмоткам трансформатора. Каждое плечо содержит последовательно соединенные обмотку двухобмоточного дроссел  и транзистор, причем транзистор зашунтирован обратным диодом, а плечо-конденсаторо Между средним выводом и точкой соединени  эмиттеров транзисторов вклю чен источник питани , а к вторичной обмотке трансформатора подключена нагрузка инвертора Применение двухобмоточного дроссел  позвол ет передавать энергию, накопленную в индуктивност х рассе ни  трансформатора, из одной обмотки дроссел  в другу и возвращать в источник. Однако проблема решена не полностью - тер етс  энерги , накоплен на  в индуктивност х рассе ни  дроссел , что снижает КПД инвертора . Наиболее блнзкго к изобретению  вл етс  транзисторньй инвертор, со держащий силовые транзисторы, одни из силовых электродов которых присоединены к концам первичной обмотки выходного трансформатора н к одним из вьшодов диодов выпр мител  другие выводы которых объединены и подсоединены к LС-фильтру, один из выводов дроссел  которого подсо ди ен fc одному из силовых электрр 5 . 2 дов управл емого ключа, причем средн   точка первичной обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному выводу и к одной из обкладок конденсатора LC-фильтра 4. Известный инвертор обладает низкими массогабаритными показател ми , низкими КГЩ и надежностью,последнее обусловлено тем, что зар д конденсатора LС -фильтра осуществл етс  через дроссель, что приводит к возникновению в моменты коммутации дополнительных перенапр жений на силовых транзисторах 1 и 2, кроме того, дл  обеспечени  рекуперации энергии в источник в известном решении необходим двухобмоточньм трансформатор, работающий в режиме пepe aгничив ни  первичной обмотки ,что приводит к возникновению дополнительных потерь и к ухудшению массогабаритных показателей. Вследствие того, что в момент зар да конденсатора зар дным током на дросселе индуцируетс  напр жение, плюсом приложенное к базе ключевого транзистора,переход эмиттер-база это: го транзистора должен работать в режиме обратного пробо ,что резко снижает надежность всего устройства. Целью изобретени   вл етс  улучшение массогабаритных показателей, повышение КПД и надежности. ,.: ,. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в транзисторном инверторе, содержащем силовые транзисторы , одни из силовых электродов которых присоединены к концам обмоток выходного трансформатора и к одним из вьшодов диодов выпр мител , другие вьшоды которых объединены и подсоединены к 1д С -фильтру, один из вьшодов дроссел  которого подсоединен к одному из силовых электродов управл емого ключа, причем средн   точка упом нутой обмотки выходного трансформатора подключена к первому вхрднсму вьгооду и к одной из обкладок конденсатора L.C -фильтра, втора  обкладка конденсатора подсоединена к общей точке диодов упом нутого выпр мител  и к другому силовому электроду ключа, вход которого подключен к.входу дл  подсоединени  блока управлени , причем один из выводов дроссел  соединен с

другим входным выводом через введенный диод.

На фиг,1 представлена схема транзисторного инвертора на фиг,2 временные диаграмт-№1 его работы.

К вторичной обмотке трансформатора 1, средн   точка которой подключена к первому входному выводу, подключены силовые транзисторы 2 и 3 и диоды 4 и 5, включенные по схеме вьтр мител  с нулевым выводом обмотки трансформатора. На выходе выпр мител  включен конденсатор 5 1с-фильтра, параллельно которому подключена последовательна  цепь из управл емого ключа, выполненного в виде транзистора 7 и дроссел  8. Точка соединени  последних через диод 9 св зана с эмиттерами силовых транзисторов 2 и 3 и другим входным вьюодоМ дл  подключени  источника питани  10, При чтом силовые транзисторы эашунтированы обратными диодами 11 и 12.

Суть схемы инвертора заключаетс  в том, что в нем имеетс  специальный канал рекуперации в источник энергии, накопленной в индуктивност х рассе ни  трансформатора

Устройство работает следующим образом .

При запираний силового транзистора 2 (3) отпираетс  диод 4 (5) и ток полуобмотки, протека  через конденса;тор 6, зар жает его. При этом происходит передача энергии из индуктивности рассе ни  полуобмотки к конденсатору 6. Если открыть транзистор 7, то конденсатор частично разр дитс  на дроссель 8, в результате чего в последнем накопитс  энерги . При запирании транзистора 7 указанна  энерги  по цепи, состо щей из дроссел  8, диода 9 и источника 10, возвращаетс  в источник. В схеме обратные диоды 11 и 12 также выполн ют рекуперационную функцию, однако их роль намного скромнее действи  рекуперационного канала на элементах 4-9. Выбором соответствующего угла проводимости транзистора 7 можно получить требуемый энергетический режим, а точнее требуемое соотношение напр жений источника и конденсатора . Более того, угол проводимости 7 можно сделать зависимым от про цессов в схемке, что позвол ет регу156225 4

лировать напр жение конденсатора, зто достигаетс  выбором режима работы блока уттравлени  которьш выполн ет функцию системы автоматического регулировани , так как в соответствии с расчетным режимом работы силовой схемы инвертора напр жение на верхней обкладке конденсатора 6 должно равн тьс  удвоенному значению напр жени  источника питани  10. Скважность импульсов, управл ющих работой транзистора 7, должна при этом равн тьс  2.

Если в силу каких-либо причин

t5 (например, наброс или сброс нагрузки , изменение напр жени  источника питани  и т.д.) соотношение напр жени  источника питани  10 и напр жени  на верхней обкладке конденсатора 6 изменитс , то система автоматического регулировани  должна скорректировать скважность управл ющих импульсов так, чтобы восстановить заданное соотношение напр жений.

Если выходное синусоидальное Напр жение формируетс  посредством двухпозиционной ИИМ, -то в схеме можно реализовать два алгоритма .пеQ реключений силовых транзисторов: в первой части такта (периода несущей частоты) проводит транзистор , а на остатке - соответствзпощий диод выпр мител  или наоборот транзисторы провод т попеременно.

На фиг.2а показан принцип формировани  импульсов ШИМ, управл ющих работой транзисторов 2 и 3 инвертора, а на фиг.25 - принцип формировани  импульсов, управл ющих работой транзистора 7 канала рекуперации.

Значение UQJ, пропорционально напр жению на верхней обкладке конденсатора 6. На фиг. 26 и 2 изображена последовательность импульсов , подаваемых на базы транзисторов 2 и 3 в случае реализации второго алгоритма переключени  силовых транзисторов.

Первый алгоритм переключений подразумевает, что при формировании положительной полуволны синусоидального напр жени  управл ющие импульсы подаютс  только на базу транзистора 2, транзистор 3 при этом заперт. При формировании

отрицательной полуволны синусоидального напр жени  переключаетс  только транзистор 3, транзистор 2 заперт. Процесс переключени , например, транзистора 2 протекает следующим образом. Когда транзистор 2- открыт, ток проходит по цепи: источник питани  10 - лева  полуобмотка трансформатора 1 - транзистор 2 источник питани  10.

При запирании транзистора 2 ток проходит по цепи: средн   точка трансформатора 1 - лева  полуобмотка трансформатора 1 .диод 4 - конденсатор 6 - средн   точка трансформатора 1.

.Применение предлагаемой схемы инвертора позвол ет улучшить массогабаритные показатели, повысить КПД и надежность. ГП П

фаг. 2 Г

Claims (1)

1. ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий силовые транзисторы, управляемые от блока управления,одни из силовых электродов которых присоединены к концам обмотки выходного трансформатора и к одним из выводов диодов выпрямителя,другие выводы которых объединены и подсое- динены к L.C -фильтру, один из выводов дросселя которого подсоединен к одному из силовых электродов управляемого ключа, причем средняя точка упомянутой обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному выводу и к одной из обкладок конденсатора LC -фильтра, о тличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения КГЩ и надежности, вторая обкладка конденсатора подсоединена к общей точке диодов упомянутого выпрямителя и к другому силовому электроду ключа, вход которого подключен к входу для подсоединения блока управления, причем один из выводов дросселя соединен с другим входным выводом через введенный диод.