SU1757066A2

SU1757066A2 - Транзисторный инвертор

Info

Publication number: SU1757066A2
Application number: SU884618952A
Authority: SU
Inventors: Сергей Петрович Степанов
Original assignee: Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority date: 1988-12-12
Filing date: 1988-12-12
Publication date: 1992-08-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников вторичного электропитани . Цель -улучшение массо- габаритных показателей, увеличение выходной мощности и расширение области использовани . Устройство содержит три коммутатора 1,2.33, управл емых транзисторами 9 11,35 тока. Равенство полупериодов выходного напр жени HHeepfopa автоматически поддерживаетс током перезар жающего конденсатора 31, обеспечивающим подмагничивание врем задающих дросселей 6 и 32 насыщени , Узел 7 защиты обеспечивает выкл ючение транзисторов 3 и 4 (34 и 36) при достижении током, протекающим через их переходы коллектор - эмиттер , установленной величины порога срабатывани защиты, который определ етс величиной сопротивлени резистора 30 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах • вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное и является 5 усовершенствованием изобретения по авт. св, № 1700726. : ;

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей, увеличение . выходной мощности,расширение обла- 10 / стй использования и повышение надежности.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема транзисторного инвертора. 15

Инвертор содержит первый 1 и второй коммутаторы, каждый из которых содержит силовой транзистор, причем силовой транзистор 3 первого коммутатора 1 являет-

7 ся более быстродействующим й соединен’ 20 -•^;4; своим коллектором с эмиттером транзистора 4 второго коммутатора 2, выходной трансформатор 5, дроссель 6 насыщения, узел 7 защиты и узел 8 запуска. Первый коммутатор 1 содержит первый трансфор- 25 матор 9 тока, первичная обмотка 10 которого включена между эмиттером транзистора и выводом источника питания, а вторичная обмотка - между базой и эмиттером транзистора 3. Второй коммутатор 2 содержит вто- 30 рой трансформатор 11 тока, первичная обмотка 12 которого соединена первым вы•водом с коллектором транзистора 4, а вто- '' рым выводом - с первым выводом первичной обмотки 13 выходного трансфор- 35 матора 5.

Первая вторичная обмотка 14 трансфор- матора 11 тока соединена своими выводами соответственно с базой транзистора 4 и выводом обмотки 10 первого трансформатора 40 9 тока. Вторая вторичная обмотка 15 второ- го трансформатора 1Г тока , вторая вторичная обмотка 16 первого трансформатора ^; тока 9 и дроссель 6 насыщенйя соединены последовательно, образуя замкнутую цепь. 45 Вторичная обмотка 17 выходного трансформатора 5 одним выводом соединена с выводом первичной обмотки 10 первого трансформатора 9 тока, а вторым выводом -через две отдельные формирующие цепи 50 18 и 19 с базами соответствующих транзисторов первого 1 и второго 2 коммутаторов.4 4/7. 7.4'4 4 4 -7' 7/ ' ' 4 '4.7 7'7 Каждая форсирующая цепь содержит диод 20, конденсатор 21 и резистор 22. Узел 55 7 защиты содержит Замыкающий электронный коммутатор 23, первый силовой вывод которого соединён с первым выводом дросселя 6 насыщения, а второй силовой вывод через последовательно соединенные первый резистор 24 и вспомогательную вторичную обмотку 25 выходного трансформатора 5 - с вторым выводом дросселя 6 насыщения, третий трансформатор 26 тока, первичная обмотка 27 которого соединена своим первым выводом с вторым выводом первичной обмотки 13 выходного трансформатора 5, выпрямитель 28, вход которого соединен с вторичной обмоткой 29 третьего трансформатора 26 тока, которая зашунтирована вторым резистором 30, причём один вывод выпрямителя 28 соединен с управляющим выводом электронного коммутатора 23, а второй вывод - с одним из его силовых выводов. .

Инвертор также включает конденсатор 7 31, дополнительный дроссель 32 насыщения, третий коммутатор 33, содержащий ей-^;ловой транзистор 34 и четвертый трансформатор 35 тока, во второй коммутатор 2 введены дополнительный силовой транзистор 36 й третья вторичная обмотка 37 во второй трансформатор 11 тока, дополнительную вторичную обмотку 38 выходно- : го Трансформатора 5, две дополнительные отдельные форсирующие,RC-цепи 39 и 40, причём силовой транзистор 34 третьего коммутатора 38 более быстродействующий, чем дополнител ьный силовой транзистор 36 вторичного коммутатора 2 и соединён своим коллектором с эмиттером дополнительного силового транзистора 36 второго коммутатора 2, первая вторичная обмотка 41 четвёртого трансформатора 35 тока включена между базой и эмиттером силового транзистора 34 третьего коммутатора 33, первичная обмотка 42 четвёртого трансформатора 35 тока - между эмиттером силового транзистора 34 третьего коммутатора 33 и коллектором силового транзистора 4 второго коммутатора 2, вторая вторичная обмотка 43 четвертого трансформатора 35 тока сое- . динена первым выводом с одним из выводов второй вторичной обмотки 15 второго трансформатора 11 тока, при этом вторая вторичная обмотка 43 четвертого трансформатора 35 тока, вторая вторичная обмотка 15 второго трансформатора 11 тока и дополнительный дроссель 32 насыщения соединены последовательно, образуя замкнутую цепь, третья вторичная обмотка 37 второго трансформатора 11 тока одним выводом соединена с базой дополнительного силового транзистора 36 второго коммутатора 2, а вторым выводом - с коллектором силового транзистора 4 второго коммутатора 2, с которым также соединен один из выводов дополнительно вторичной обмотки 38 выходного трансформатора 5, второй вывод _которой через две дополнительные отдельк- i if бные форсирующие RC-цепи 39 и 40, каждая из которых содержит резистор 44, конденсатор 45 и диод 46, подключен к базе силового транзистора 34 третьего коммутатора 33 и базе дополнительного силового транзистора 36 и является третьим входным выводом 47 инвертора, а конденсатор 31 включен между выводами дросселей 6 и 32 насыщения, вывод обмотки 10 является первым входным выводом 48, а вывод обмотки 27 является вторым входным выводом 49 инвертора, источник 50 ЭДС постоянного , тока включен параллельно конденсатору 31.

Нагрузка 51 подключена к выводам основной вторичной обмотки 52 выходного трансформатора 5.

Инвертор работает следующим' образом.

При подаче напряжения питания на выводы 47-49 узел.8 запуска обеспечивает включение транзисторов 3 и 4, причем форсирующие цепи 18 и ,19 обеспечивают ускорение процесса их включения. Ток, п ротекающий через обмотку 10 и обмотку 12 трансформаторов 9 и 11 тока, выводит в обмотке 10 и обмотке14 напряжения, поддерживающие насыщенное состояние транзисторов 3 и 4. Через промежуток времени, длительность которого определяется параметрами дросселя 6 насыщения, происхо- 30 дит насыщение сердечника дросселя 6, материал которого имеет прямоугольную петлю гистерезиса.

В результате насыщения сердечника дросселя 6 происходит выключение транзисторов 3 и 4. Напряжение на выводах трансформаторов изменяют свой знак на противоположный. Происходит включение .. транзисторов 34 и 36, причем форсирующие цепи 39 и 40 ускоряют процесс их включе- 40 ния. Ток, протекающий через обмотки 32 и 12 трансформаторов 35 и 11 тока наводит в обмотках 41 и 37 напряжения, которые поддерживают насыщенное состояние транзисторов 34 и 36. Через определенный промежуток времени,длительность которого определяется параметрами дросселя 32 насыщения, происходит Насыщение сердечника этого дросселя, так как сердечник выполнен из материала, имеющего прямоугольную форму петли гистерезиса. Происходит выключение транзисторов 34 и 36.

Затем напряжения на выводах трансформаторов меняют знак на противоположный, транзисторы 3 и 4 включаются и все процессы повторяются. Так как питающие инвертор напряжения между выводами 4749 одинаковы, симметричная форма выходного напряжения инвертора зависит только .у от равенства промежутков времени, в течении которых происходит намагничивание сердечников дросселей 6 и 32. Но так как они одинаковы, первый 9 и Четвертый 35 трансформаторы тока одинаковы, а обмотки 15 и 37 трансформатора 11 тока также один аховы, разе нство этих промежутков времени может быть достигнуто только равенством величин напряжений на дросселях 6 и 32.

Напряжения на дросселях насыщения определяются напряжениями на Насыщенных переходах силорых транзисторов 3,4,36 и 34, В идеальном случае, когда транзистор 3 эквивалентен транзистору 34, а транзистор 4 эквивалентен транзистору 36, форма выходного напряжения инвертора симметрична. Приэтом напряжение на конденсаторё 31 отсутствует. В подавляющем большинстве своем указанные транзисторы не эквивалентны. Поэтому величина напряжений на дросселе 6 отличная от величины напряжения на дроссёле 32, что вызывает несимметрию выходного напряжения инвертора.

Наличие конденсатора 31 приводит к тому, что его перезаряд через дроссели 6 и 32 насыщения вызывает подмагничивание этих дросселей. Магнитный поток, создаваемый током перезаряжающегося конденсатора 31, совпадает по направлению с магнитн ым потоком в том дросселе насыщения, на котором меньшее по величине напряжение, и противоположен по. направлению магнитному потоку в том дросселе насыщения, напряжение на котором больше по величине.

Таким образом, в одном дросселе за счет намагничивающего воздействия тока перезаряжающегося конденсатора 31 процесс насыщения ускоряется, з в другом дросселе за счёт размагничивания воздействия тока перезаряжающегося конденсатора 31 процесс насыщения замедляется. В результате форма выходного напряжения инвертора симметрируется.

Регулируемый источник 50 ЭДС постоянного тока позёоляёт дополнительно подмагничивать дроссели 6 и 32 насыщения. При этом в зависимости от направл е ния тока, создаваемого Этим источником ЭДС, можно повышать или понижать частоту выходного напряжения инвертора. Если магнитный поток, создаваемый постоянным током источника 50 ЭДС совпадает по направлению с магнитным потоком в том дросселе насыщения, который в это время управляет выключением соответствующих силовых транзисторов, произойдет повышение

Ί 1757066 8 частоты выходного напряжения инвертора пропорционально величине постоянного тока источника 50 ЭДС и наоборот.

Порог срабатывания защиты силовых транзисторов определяется величиной сопротивления резистора 30. В результате срабатывания защиты происходит соединение обмотки 25 через токоограничивающий резистор 24 с обмотками 15 и 16 или с об- вторичнаяобмоткавтороготрансформатомотками 15 и 43 ввиду наличия трех силовых 10 ра тока и дополнительный дроссель насывыводов в электронном, коммутаторе 23, щения соединены последовательно, причем в соответствующий полупёриод вы- образуя замкнутую цепь, третья вторичная обмотка второго трансформатора тока одним выводом соединена с базой дополнительного силового транзистора второго коммутатора, а вторым выводом - с коллектором силового транзистора второго коммутатора, с которым также соединён один из выводов дополнительной вторичной обмотки выходного трансформатора, второй вывод которой через две дополнительные форсирующие RC-цепи подключен соответственно к базе силового транзистора третьего коммутатора и базе дополнительного силового транзистора второго коммутатора, коллектор дополнительного силового транзистора второго коммутатора является третьим входным выводом инвертора, а конденсатор включен между первыми выводами дросселей насыщения.

2. Инвертор по п.1, отличаю щ и йс я тем, что, с цёлью повышения надежности, в замыкающий электронный коммутатор узла защиты силовых транзисторов 35 введен третий силовой вывод, подключенный к одному Из выводов второй вторичной обмотки четвертого трансформатора тока, соединенного с дополнительным дросселем насыщения.

причем в соответствующий полупёриод вы ходнргс напряжения соединение обмотки 25 происходит через соответствующую пару силовых выводов электронного коммутатора 23. Так как в момент срабатываний защиты потенциалы на выводах обмотки 25 противоположны потенциалам на выводах обмоток 15 и 16 (15 и 43). в инверторе происходит выключение транзисторов 3 и 4 (34 и 36).

торого и коллектором силового транзистора второго коммутатора включена первичная обмотка четвертого трансформатора тока, вторая вторичная обмотка которого соединена первым выводом с одним из выводов второй вторичной обмотки второго трансфо рмато ра тока, п ри этом вто рич на я обмотка четвертого трансформатора тока, вторая

Claims

Формула изобретения

1, Транзисторный инвертор по авт. св. № 1700726, отл ич а ющи й с я тем. что, с 25 целью увеличения выходной мощности, улучшения Массогабаритных показателей и расширения области использования, в него введены конденсатор, дополнительный дроссель насыщения, третий коммутатор, содержащий силовой транзистор и четвертый трансформатор тока, во второй комму•татор введены дополнительный силовой транзистор и третья вторичная обмотка второго трансформатора тока, дополнительная вторичная обмотка выходного трансформатора, дае дополнительные форСируюЩиё RC-цепи, причём силовой транзистор третьего коммутатора более. быстродействующий, чем дополнительный транзистор 40 3. Инвертор по п.1, о т л й ч а ю щ и йвторого коммутатора, соединенсвоим кол- с я тем, что, с целью расширения функцилектором с эмиттером дополнительного си- ональных возможностей за счет обеспечелового транзистора второго коммутатора, ния регулировки частоты напряжения на первая вторичная рбмоткё четвертого выходе инвертора, он снабжен регулируетрансформатора тока включена между ба- 45 мым источником ЭДС постоянного тока, зой и эмиттером силового транзистора / подключенным параллельно конденсатотрётьего коммутатора, между эмиттером ко- ру.

выходе инвертора, он снабжен регулируе-