SU1156225A1

SU1156225A1 - Transistor inverter

Info

Publication number: SU1156225A1
Application number: SU823400199A
Authority: SU
Inventors: Георгий Маркович Мустафа; Гурген Вирабович Барегамян; Кант Максович Козлов; Рафаил Шоломович Рудицкий
Original assignee: Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority date: 1982-02-25
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1985-05-15

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. лA TRANSISTOR INVERTER containing power transistors controlled from a control unit, one of the power electrodes of which are connected to the ends of the output winding t E of the inverter and to one 4A of the rectifier diodes, the other outputs are combined and connected to the LC filter from the leads of the throttles of which is connected to one of the power electrodes of the controllable key, the middle point of the aforementioned winding of the output transformer is connected to the first input of the output and to one of the capacitor plates LC filter In order to improve the weight and size parameters, increase the CCT and reliability, the second capacitor plate is connected to the common point of the diodes of the rectifier and to the other power electrode of the key, the input to (L Topoio is connected to the input for connection of the control unit, with one of the terminals of the throttles connected to the other input terminal through the input diode. rvVv. l

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 с1 The invention relates to a converter thesis, in particular to the power circuits of transistor inverters. Single-phase transistor inverters are known according to a circuit with an exponent zero of a transformer, with a rectangular output voltage or operating on the basis of pulse-width modulation (PWM) with a sinusoidal output voltage, in which, in order to reduce power losses, include energy transfer circuits accumulated in the inductance dissipation of the transformer, either to the source QJ or to the load 2 At low frequencies of the output voltage, these circuits do not provide sufficient functionality: they have low KVD and are complex. A known transistor inverter circuit consisting of a transformer with an average output from the primary winding and two arms connected to the transformer half windings. Each arm contains a series-connected winding of a double-winding drossel and a transistor, the transistor is bridged by a reverse diode, and a shoulder-capacitor. A power supply is connected between the middle lead and the junction point of the emitters of the transistors, and the secondary winding of the transformer is connected to the inverter load. accumulated in the inductance of the transformer, from one winding of the choke to the other and returned to the source. However, the problem is not completely solved - energy is lost, accumulated on the inductance of the throttle, which reduces the efficiency of the inverter. Most of the invention is a transistor inverter containing power transistors, one of whose power electrodes are connected to the ends of the primary winding of the output transformer and to one of the rectifier diodes, the other terminals of which are combined and connected to an LC filter, one of which terminals are Suben dien fc one of the power electrr 5. 2 keys of the controllable key, the middle point of the primary winding of the output transformer is connected to the first input terminal and to one of the plates of the LC filter capacitor 4. The known inverter has low weight and size indicators, low power heading and reliability, the latter is due to the fact that the charge of the capacitor The LC filter is carried out through a choke, which causes additional overvoltages at the power transistors 1 and 2 to occur at the moments of switching, in addition, to ensure energy recovery to the source nom solution requires dvuhobmotochnm transformer operating in pepe audio mode agnichiv primary winding, which leads to additional losses and a deterioration of weight and dimensions. Due to the fact that the voltage applied to the base of the key transistor is induced at the time of charging the capacitor by the charging current on the choke, the emitter-base transition is: the transistor must operate in reverse-break mode, which drastically reduces the reliability of the entire device. The aim of the invention is to improve the weight and size, increase efficiency and reliability. .:,. The goal is achieved by the fact that in a transistor inverter containing power transistors, some of the power electrodes of which are connected to the ends of the windings of the output transformer and to one of the rectifier diodes, the other outputs of which are combined and connected to the 1d C filter, one of the drosellers which is connected to one of the power electrodes of the controllable key, and the middle point of the said winding of the output transformer is connected to the first one of the power lines and to one of the plates of the LC capacitor ra, the second plate of the capacitor connected to the common point of diodes of said rectifier and to the other electrode of the power key, an input of which is connected k.vhodu for connecting the control unit, wherein one of the terminals of the choke is coupled with

другим входным выводом через введенный диод.another input pin through the input diode.

На фиг,1 представлена схема транзисторного инвертора на фиг,2 временные диаграмт-№1 его работы.FIG. 1 is a diagram of the transistor inverter in FIG. 2; time diagram 2 is his work.

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.The secondary winding of the transformer 1, the midpoint of which is connected to the first input terminal, is connected to the power transistors 2 and 3 and the diodes 4 and 5, connected according to the diagram of mitels with a zero output of the transformer winding. At the output of the rectifier, a 1c filter capacitor 5 is connected, in parallel with which is connected a series circuit of a controlled switch made in the form of a transistor 7 and throttles 8. The connection point of the latter through diode 9 is connected to the emitters of power transistors 2 and 3 and another connect the power supply 10, with the power transistors easuntirovano reverse diodes 11 and 12.

Суть схемы инвертора заключаетс в том, что в нем имеетс специальный канал рекуперации в источник энергии, накопленной в индуктивност х рассе ни трансформатора The essence of the inverter circuit is that it has a special channel for recovery to the energy source accumulated in the scattering inductances of the transformer.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

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 4When locking the power transistor 2 (3), the diode 4 (5) is unlocked and the half-winding current, flowing through the condensation; the torus 6, charges it. When this occurs, energy is transferred from the inductance of the scattering of the half-winding to the capacitor 6. If the transistor 7 is opened, the capacitor is partially discharged to the choke 8, as a result of which the latter accumulates energy. When the transistor 7 is turned off, the indicated energy in the circuit consisting of drossel 8, diode 9 and source 10 is returned to the source. In the circuit, reverse diodes 11 and 12 also perform a recovery function, but their role is much more modest than the action of the recovery channel on elements 4–9. By choosing the appropriate conduction angle of the transistor 7, one can obtain the required energy mode, or rather the required ratio of source and capacitor voltages. Moreover, the angle of conductance 7 can be made dependent on the processes in the shear, which allows for adjustment

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.To control the capacitor voltage, this is achieved by selecting the operation mode of the outgoing unit that performs the function of the automatic control system, since, in accordance with the design mode of operation of the inverter power circuit, the voltage on the top of the capacitor 6 must be equal to twice the supply voltage 10. The squareness the pulses controlling the operation of the transistor 7 must then be equal to 2.

Если в силу каких-либо причинIf for any reason

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.t5 (e.g. load or load shedding, change in voltage of the power source, etc.) the voltage ratio of the power source 10 and the voltage on the top plate of the capacitor 6 change, the automatic control system should adjust the duty cycle of the control pulses so as to restore preset stress ratio.

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.If the output sinusoidal voltage is formed by a two-position MMI, then two algorithms of power transistors can be implemented in the circuit: in the first part of the cycle (period of the carrier frequency) the transistor conducts, and the remainder corresponds to the corresponding rectifier diode or vice versa .

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.Fig. 2a shows the principle of the formation of PWM pulses that control the operation of the inverter transistors 2 and 3, and Fig. 25 shows the principle of the formation of the pulses that control the operation of the regeneration channel transistor 7.

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.The value of UQJ is proportional to the voltage on the top plate of the capacitor 6. FIG. 26 and 2 depict a sequence of pulses applied to the bases of transistors 2 and 3 in the case of the implementation of the second switching algorithm of the power transistors.

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 формированииThe first switching algorithm implies that during the formation of a positive half-wave of a sinusoidal voltage, the control pulses are fed only to the base of transistor 2, while transistor 3 is locked. When forming

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.negative half-wave sinusoidal voltage switches only transistor 3, transistor 2 is locked. The switching process of, for example, transistor 2 proceeds as follows. When the transistor 2 is open, the current passes through the circuit: power supply 10 - left half winding of the transformer 1 - transistor 2 power supply 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.When the transistor 2 is locked, the current passes through the circuit: the middle point of the transformer 1 is the left half-winding of the transformer 1. diode 4 is the capacitor 6 is the middle point of the transformer 1.

.Применение предлагаемой схемы инвертора позвол ет улучшить массогабаритные показатели, повысить КПД и надежность. ГП ПThe use of the proposed inverter circuit allows for improved weight and size characteristics, improved efficiency and reliability. GP P

фаг. 2 Гphage. 2 G

Claims

A transistor inverter containing power transistors controlled from a control unit, one of the power electrodes of which is connected to the ends of the winding of the output transformer and to one of the terminals of the rectifier diodes, the other terminals of which are combined and connected to the LC filter, one of the terminals of the choke of which is connected to one of the power electrodes of the controlled key, and the middle point of the said winding of the output transformer is connected to the first input terminal and to one of the capacitor plates of the LC filter, which the fact that, in order to improve the overall dimensions, increase the gain and reliability, the second capacitor plate is connected to the common point of the diodes of the rectifier and to another key power electrode, the input of which is connected to the input for connecting the control unit, and one of the terminals of the inductor is connected to another input terminal through the input diode.