SU989711A1

SU989711A1 - Transistorized inverter

Info

Publication number: SU989711A1
Application number: SU813267656A
Authority: SU
Inventors: Георгий Маркович Мустафа; Гурген Вирабович Барегамян; Рафаил Шоломович Рудицкий; Елена Вадимовна Курцина
Original assignee: Всесоюзный Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1983-01-15

Description

(5) ТГАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР(5) GASSTONE INVERTER

Изобретение относитс к преобразовательной электротехнике и может найти применение во вторичных источниках питани . Известен транзисторныйинвертор, в котором дл снижени динамических потерь транзисторов используютс реактивные цепочки fl. Наиболее близким к изобретению вл етс транзисторный инвертор, выполненный по мостовой схеме и содержащий в каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных конденсатора и диода, причем диод и транзистор включены согласно относительно основного источника питани , дроссель,включенный пос ледовательно с транзистором, возвратный диод . В указанных инверторах дл ограничени скорости нарастани напр жени при запирании транзистора используютс конденсаторы. Однако в момент отпирани через транзистор имеет место скачок тока разр да конденсатора, что создает дополнительные динамические потери. Цель изобретени - снижение динамических потерь транзисторов инвертора путем уменьшени скорости нарастани разр дного тока конденсаторов. Поставленна цель достигаетс тем, что в транзисторный инвертор, выполненный по мостовой схеме и содержащий в каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных конденсатора и диода, причем диод и транзистор включены согласно относительно основного источника питани , дроссель, включенный последовательно с транзистором, возвратный .диод, между разноименными обкладками конденсаторов верхнего и нижнего плеч согласно с основным источником включен вспомогательный исто-чник литани , диоды указанных цепочек верхнего и нижнего плеч подключены к разноименным силовымThe invention relates to converter electronics and can be used in secondary power sources. A transistor inverter is known in which reactive chains fl are used to reduce the dynamic losses of transistors. Closest to the invention is a transistor inverter, made in a bridge circuit and containing in each arm a transistor shunted by a chain of series-connected capacitors and a diode, the diode and the transistor being connected according to the main power source, a choke connected in series with the transistor, a return diode . In these inverters, capacitors are used to limit the rate of increase in voltage when the transistor is locked. However, at the time of unlocking through the transistor, there is a surge current in the discharge of the capacitor, which creates additional dynamic losses. The purpose of the invention is to reduce the dynamic losses of the inverter transistors by reducing the rate of increase of the discharge current of the capacitors. The goal is achieved by the fact that in a transistor inverter made in a bridge circuit and containing in each arm a transistor shunted by a chain of series-connected capacitors and a diode, the diode and the transistor being connected according to the main power source, a choke connected in series with the transistor is returnable. a diode, between the opposite plates of the capacitors of the upper and lower arms, according to the main source, an auxiliary lithani source is turned on, the diodes of the indicated circuits EC of the upper and lower arms are connected to the power heteronymic

электродамсоответствующих транзис .торов, между которыми включены указанные дроссели, а возвратные диоды подключены непосредственно к транзисторам .electrodes corresponding transistors, between which the specified chokes are included, and the return diodes are connected directly to the transistors.

Кроме того, с целью уменьшени времени коммутации между транзисторами может быть включена цепочка из последовательно соединенных дополнительных дроссел , резистора и диода, причем последний включен coi- ласно с возвратными диодами.In addition, in order to reduce the switching time between the transistors, a chain of series-connected additional drossel, a resistor and a diode can be switched on, the latter being connected in co-operation with the return diodes.

На фиг, 1 представлена фаза основной схемы инвертора: на фиг. 2 усовершенствованна схема фазы ийвертора; на фиг. 3 - (.Ci, б,В,г-)-схемы практической реализации вспомогательного источника питани .FIG. 1 shows the phase of the main inverter circuit: FIG. 2 an improved ivertor phase diagram; in fig. 3 - (.Ci, b, C, d -) - schemes for the practical implementation of an auxiliary power source.

В качестве конкретного примера рас смотрим мостовую схему, транзисторного инвертора. Фаза инвертора (фиг.1) состоит из двух последовательно включенных плеч и содержит транзисторы 1 и 2,параллельно которым в обратном направлении включены возвратные диоды соответственно 3 и 4. Транзисторы фазы соединены между собой с помощью дроссел 5, к средней точке которой подключена нагрузка 6. Кроме основного источника 7 питани , фаза содержит также вспомогательный источник 8 питани , который положительным полюсом через диод 9 подключен к общей точке коллектора транзистора 2 и дроссел 5 а через конденсатор 10к эмиттеру транзистора 2. Отрицательным полюсом источник 8 через диод 11 подключен к общей точке дроссел 5 и эмиттера транзистора 1, а через конденсатор 12 - к коллектору транзистора 1..As a concrete example, consider a bridge circuit, a transistor inverter. The inverter phase (figure 1) consists of two series-connected shoulders and contains transistors 1 and 2, parallel to which in the opposite direction the return diodes are connected, respectively, 3 and 4. Phase transistors are interconnected using droplets 5, to the midpoint of which the load 6 is connected In addition to the main power supply 7, the phase also contains an auxiliary power supply 8, which is connected to the common collector point of transistor 2 via a positive pole through diode 9 and through the capacitor 10k to the emitter of transistor 2 via a capacitor 10. From itsatelnym pole source 8 through the diode 11 is connected to the common point of the choke 5 and the emitter of transistor 1 and via a capacitor 12 - to the collector of the transistor 1 ..

Инвертор способен работать как в нерегулируемом, так и в регулируемом режимах. В последнем случае, например при широтно-импульсной модул ции с несколькими переключени ми одного и того же транзистора за полупериод основной частоты преобразовани , реализуютс два типа коммутации; от возвратного диода к транзистору сложного плеча и наоборот.The inverter is able to work in both unregulated and regulated modes. In the latter case, for example, with pulse-width modulation with several switchings of the same transistor during the half-period of the fundamental conversion frequency, two types of switching are realized; from the return diode to the transistor of a complex arm and vice versa.

Первый тип коммутации осуществл етс в три этапа. Рассмотрим коммута цию тока от диода Ц к транзистору 1. The first type of switching is carried out in three stages. Consider the commutation of the current from diode C to transistor 1.

В предкоммутационном состо нии проводит диод V. Конденсатор 10 разр жен , а конденсатор 12 зар жен.In the precommutation state, diode V conducts. Capacitor 10 is discharged, and capacitor 12 is charged.

Коммутаци начинаетс отпиранием транзистора 1. При этом по вл етс плавно нарастающий ток i/, через транзистор и верхнюю половину дроссел 5 вызывающий уменьшение тока „ нижней половины дроссел 5. Первый этап заканчиваетс прохождением in через нуль (запиранием диода k). На этом этапе напр жени конденсаторов не мен ютс .Switching starts by unlocking the transistor 1. A smoothly increasing current i / appears at this time, through the transistor and the upper half of the drossels 5 causing a decrease in the current of the lower half of the throttles 5. The first stage ends with passing in through zero (locking the diode k). At this stage, the voltage of the capacitors does not change.

Второй этап начинаетс отпиранием диода 9. После этого момента происходит плавный перезар д конденсаторов при этом конденсатор 10 зар жаетс по цепи 7-1-5-9-10-7, а конденсатор 12 разр жаетс по цепи 12-1-5-9 8-12 Через транзистор 1 протекает сумма токов нагрузки и ток разр да конденсатора 12. При максимальном токе нагрузки указанна сумма определ ет максимальный перегрузочный ток транзистора во всем коммутационном интервале независимо от типа коммутации. Второй этап заканчиваетс разр дом коденсатора 12 и зар дом конденсатора 10,The second stage begins by unlocking the diode 9. After this moment, the capacitors 10 are gradually recharged and the capacitor 10 is charged along the circuit 7-1-5-9-10-7, and the capacitor 12 is discharged along the circuit 12-1-5-9 8 -12 Through the transistor 1, the sum of the load currents and the discharge current of the capacitor 12 flows. At the maximum load current, the specified amount determines the maximum overload current of the transistor in the entire switching interval, regardless of the type of switching. The second stage ends with the discharge of the encoder 12 and the charge of the capacitor 10,

На третьем этапе провод т диоды 9 и 1 1. Здесь напр жени конденсаторов не мен ютс , а токи i и i спадают , причем ток ц до значени тока нагрузки, а ток i - до нул . Процесс коммутации завершаетс прохождением тока i через нуль, т.е. запиранием диодов 9 и 11.At the third stage, diodes 9 and 1 1 are conducted. Here, the voltage of the capacitors does not change, and the currents i and i decrease, with the current c to the value of the load current and the current i to zero. The switching process is completed by the passage of current i through zero, i.e. locking diodes 9 and 11.

Аналогичным образом происходит коммутаци тока от диода 3 к транзистору 2,Similarly, the current is switched from diode 3 to transistor 2,

Второй тип коммутации также проходит в три этапа. Рассмотрим коммутацию тока от, транзистора 1 к диоду k.The second type of switching also takes place in three stages. Consider the switching current from, transistor 1 to diode k.

В предкоммутационном состо нии открыт только транзистор 1. Конденсатор 12 разр жен, а конденсатор 10 зар жен. IIn the pre-switching state, only the transistor 1 is open. The capacitor 12 is discharged, and the capacitor 10 is charged. I

Коммутаци начинаетс запираниемSwitching starts by locking

транзистора 1. Отпираетс диод 11 и происходит плавный перезар д конденсаторов , при этом конденсатор 12 зар жаетс по цепи 7-12-11-5-6-...{друга фазаj ,...-7, а конденсатор разр жаетс по цепи 10-8-11-5-6-...( друга фаза ) - ...-10.the transistor 1. A diode 11 is bounced and a smooth recharge of the capacitors occurs, while the capacitor 12 is charged along the circuit 7-12-11-5-6 -... {other phase j, ...- 7, and the capacitor is discharged along the circuit 10-8-11-5-6 -... (another phase) - ...- 10.

Дл полной коммутации тока необходимо , чтобы конденсатор полностью разр дилс . Однако при малых значени х тока нагрузки коммутаци может зат нутьс и очередна коммутаци To fully switch the current, it is necessary that the capacitor is fully discharged. However, at small values of the load current, the switching may also take on the next switching.

диод-транзистор начнетс с ненормального состо ни . Чтобы избежать этого, с некоторой задержкой (относительно момента выключени транзистора 1, включаетс транзистор 2. Если ток нагрузки велик, то отпирание диода 4 происходит до момента включени транзистора 2, так что последний не вли ет на процессы в схеме.the transistor diode will start from an abnormal condition. To avoid this, with some delay (relative to the moment of turning off transistor 1, transistor 2 is turned on. If the load current is large, then unlocking of diode 4 occurs before turning on transistor 2, so that the latter does not affect the processes in the circuit.

На втором этапе провод т диод 11 и транзистор 2. Последний создает . дополнительные пути разр да конденсатора 10 по цепи.10-8-11-5-2-10 и зар да конденсатора 12 по цепи 7 12--11-5-2-7 . В момент достижени напр жени конденсатора 12 значени Е ig мен ет знак, запираетс транзистор 2 и отпираетс диод 4. Этап заканчиваетс Полным разр дом конденсатора 10.At the second stage, diode 11 and transistor 2 are conducted. The latter creates. additional paths of discharge of the capacitor 10 along the circuit. 10-8-11-5-2-10 and charge of the capacitor 12 along the circuit 7 12--11-5-2-7. When the voltage of the capacitor 12 is reached, the value Eig changes the sign, the transistor 2 is closed and the diode 4 is unlocked. The stage ends with the full discharge of the capacitor 10.

Третий этап начинаетс отпиранием диода 9. При этом ток Ц, замыка сь по цепи 5-9-8-11-5 с противо-ЭДС, спадает до нул . Запиранием допол- . нительных диодов 9 и 11 процесс коммутации завершаетс .The third stage begins by unlocking the diode 9. At the same time, the current C, closing along the circuit 5-9-8-11-5 with the back-emf, drops to zero. Locking add. the main diodes 9 and 11, the switching process is completed.

Аналогичные процессы имеют место при коммутации тока от транзистора 2 к диоду 3.Similar processes take place when switching current from transistor 2 to diode 3.

. Врем коммутации зависит от индуктивности дроссел 5 и величины напр жени источника 8 и складываетс из трех интервалов, соответствующих трем этапам. Это врем тем дольше, чем больше энерги , накапливаема в индуктивности дроссел 5 во врем коммутации ... The switching time depends on the inductance of droplets 5 and the magnitude of the voltage of source 8 and consists of three intervals corresponding to the three stages. This time is the longer, the more energy accumulated in the inductance of Drossel 5 during switching.

На фиг. 2 представлена фаза усовершенствованной схемы инвертора, где параллельно коммутирующей индуктивности подключена шунтирующа цепь, состо ща из дополнительных резистора 13, диода и дроссел 15. Процессы в схеме качественно не отличаютс от процессов в схеме по фиг. 1, однако благодар наличию iuyHтирующей цепи в индуктивности дроссел 5 накапливаетс при коммутации меньше энергии, что уменьшает врем коммутации.FIG. Figure 2 shows the phase of an improved inverter circuit, where a shunt circuit is connected in parallel with the switching inductance, consisting of additional resistors 13, a diode and throttles 15. The processes in the circuit are not qualitatively different from the processes in the circuit in FIG. 1, however, due to the presence of an iuyH chain in the inductance of throttles 5, less energy is accumulated when switching, which reduces the switching time.

На фиг, 3 представлены четыре из возможных вариантов практического выполнени вспомогательного источника 8 питани . На фиг. Зй источник 8 заменен стабилитроном 1б, на фиг.ЗЬ - параллельно соединенным стабилитроном 16 и конденсатором 17, на фиг. Зб добавлено еще и ограничивающее сопротивление 18, а на фиг. параллельной RC-цепью (19-20).Fig. 3 shows four of the possible options for the practical implementation of auxiliary power supply 8. FIG. Zi source 8 is replaced by a zener diode 1b, in fig.Zb - in parallel with a zener diode 16 and a capacitor 17, in fig. The CB also adds a limiting resistance 18, and in FIG. parallel RC circuit (19-20).

Таким образом, благодар включению в цепи перезар да конденсаторов дроссел и вспомогательного источника питани и совмещению процессов перезар да скорости изменени токов в транзисторах уменьшаютс , что и позвол ет снизить в них динамические потери.Thus, due to the incorporation of drossel capacitors and an auxiliary power source in the overcharging circuit and the combination of overcharging processes, the rate of change of currents in transistors is reduced, which makes it possible to reduce dynamic losses in them.

Claims

1. A transistor inverter made in a bridge circuit and containing in each arm a transistor bridged by a chain of series-connected capacitors and a diode, the diode and the transistor being turned on according to the main power source, a choke connected in series with the transistor, a return diode characterized in that, in order to reduce the dynamic losses of the transistors, an auxiliary source is connected between the opposite plates of the capacitors of the upper and lower arms according to the main source The power supply diodes, the diodes of the above chains of the upper and lower arms are connected to the opposite power electrodes of the respective transistors, between which the indicated chokes are connected, and the return diodes are connected directly to the transistors.

,

2. The inverter as described in Claim 1, in connection with the fact that, in order to reduce the switching time, between the transistors a cercer is switched on from series-connected additional drosellers, a resistor and a diode, the latter being switched on in accordance with the return diodes,

Sources of information taken into account in the examination

1. Electronic technology in automation. Sat, articles ed. Yu.I.Koneva, no.

3., M., Owls. radio, 1972,

c, ii a-i4i, fig. 3

2, Evans P.D., Hi11-Cottingham R, I. , Some Aspects of Pov / er Transistor Inverter Desifin.-lEE I. Electric power applications, June, 1979, vol. 2, G4 3, pp.73-80.

l

12

F

sixteen

L./7

S

/ 7 f3

r-ZQ

T

(times