SU855904A1

SU855904A1 - Bridge-type inverter

Info

Publication number: SU855904A1
Application number: SU792774595A
Authority: SU
Inventors: Юрий Алексеевич Руденко; Борис Николаевич Куликов; Дмитрий Николаевич Давиденко; Станислав Викторович Солецкий
Original assignee: Предприятие П/Я А-3759
Priority date: 1979-06-04
Filing date: 1979-06-04
Publication date: 1981-08-15

Description

(54) МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР(54) BRIDGE INVERTER

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани дл преобразовани посто нного напр жени в переменное посредством инверторов со ступенчатым регулированием выходного напр жени .The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply systems for converting a constant voltage to an alternating one by means of inverters with stepwise regulation of the output voltage.

Известны мостовые инверторы со ступенчатым регулированием выходного напр жеш , содержащие выходной трансформатор с первичной обмоткой, ксйшы которой и отвод от промежутговдой товси соединены с входными выводакш инвертора через управл емые ключи 1)Known bridge inverters with stepwise regulation of the output voltage, containing the output transformer with the primary winding, which Ksyshy and the outlet from the interval tovti are connected to the input terminals of the inverter via controlled keys 1)

Одиако в данном инверторе в процессе переключени , смежных ключей (транзисторов) возникает сквозной ток, привод щий к nejpeгрузке транзисторов и снижению КПД.Odiako in this inverter in the process of switching, adjacent switches (transistors) there is a through current, which leads to a negative transistor and lower efficiency.

Наиболее близким к изобретению вл етс транзистортый инвертор с выходным трансферматором , имеющим две первичные обмотки, в котором сквозные токи практически отсутствуют , за счет действи индуктивности рассе ни обмоток 2.The closest to the invention is a transistor inverter with an output transferator having two primary windings, in which the through currents are practically absent, due to the inductance of the scattering windings 2.

Однако в таком инверторе к транзисторам приложено напр жение более, чем вдвое превышающее напр жение питани инвертора.However, in such an inverter, a voltage more than twice the supply voltage of the inverter is applied to the transistors.

Цель изобретени - снижение напр жени на транзисторах и тем самым повышение надежности .The purpose of the invention is to reduce the voltage across the transistors and thereby increase the reliability.

Цель достигаетс тем, что в мостовом инверторе , содержащем выходной трансформатор с двум первичными обмотками, кажда из которых первым концом соединена через первый транзистор и диод с одним входным выводом инвертора и отводом через второй трат1зистор с тем же входным вьтодом инвертора, введены два дополнительных транзистора, соедин юишх вторые концы обмоток с другим входным выводом инвертора два диода, соедин ющие первые концы обмоток с другим входным вьтодом инвертора.The goal is achieved by the fact that in a bridge inverter containing an output transformer with two primary windings, each of which is connected to the first end through a first transistor and a diode with one input terminal of the inverter and a tap through the second input terminal of the inverter, two additional transistors are inserted, Connect the second ends of the windings to a different input terminal of the inverter, two diodes connecting the first ends of the windings to another input side of the inverter.

На чертеже схематически изображено устройство .The drawing schematically shows the device.

Инвертор содержит задающий генератор 1 с парафазиым выходом, соединенный через блок 2 правлени , подключгнный к источнику управл ющего напр жени U , к преобразо38 ватели 3 и 4 уровн с шестью входами двухтактного усилител 5 мощности на шести транзисторах с выходным трансформатором 6, имеющим две первичные обмотки. Начало первой обмотки 7 подключено через диод 8 к коллектору транзистора 9, через диод 10 к плюсовому входному выводу инвертора, ее отвод - к кол лектору транзистора И, а конец - к коллектору транзистора 12, который эмиттером подключен к тому же входному выводу, а базойк выходу преобразовател 3 уровн . Начало второй обмотки 13 подключено к коллектору транзистора 14, эмиттер которого соединен с флюсовым входным выводом, а база - с выхо Дом преобразовател 4 уровн , отвод второй обмотки - к коллектору транзистора 15, а ее конец через диод 16 - к коллектору транзистора 17 и через диод 18 к плюсовому входному выводу. Эмиттеры транзисторов 9, II, 15 и 17 подключены к минусовому входному выводу. Инвертор работает следующим образом. Сигнал с одного из парафазных выходов задающего генератора 1 подключен к одному из входов блока 2 управлени и ко входу преобразовател 3 уровн , а с другого выхода генератора 1 - ко второму входу блока 2 управлени и ко входу преобразовател 4 уровн . На третий вход схемы 2 управлени поступает управл ющее напр жение U . величина которого измен етс , например, пропор;ционально изменению напр жени первичного источника питани или выходного напр же ни инвертора. Сигналы с выходов схемы 2 уп равлени и преобразователей 3 и 4 уровн поступают на шесть входов усилител 5 мощности , выходной трансформатор 6 которого имеет две одинаковые первичные обмотки. Начало первой обмотки 7 может коммутироватьс через диод 8 и открытый транзистор 9 на минусовой входной вывод, а с плюсовым входным выводом соединено через диод 10. Отвод данной обмотки через открытый транзистор 11 мо жет соедин тьс с минусовым входным выводом , а конец ее через транзистор 12 - с плюсовым входным выводом. Первична обмотка 13 может коммутироватьс началом через тран зистор 14 к плюсовому входному ъывору, а к минусовому вью оду - отводом через транзистор 15 и концом через диод 16 и транзистор 17. Диоды 18 и 10 служат дл ограничени величины напр жени соответственно конца обмотки 13 и начала обмотки 7, за счет чего напр жение указанных точек относительно минусовой пшны источника питани не может превышать величину питающего напр жени U Блок 2 управлени в зависимости от величины управл 19Щего напр жени U может находатьс в одном из двух состо ний; если величина напр жени U больше порога срабатьшани блока 2 управлени , то данный блок закрывает транзисторы И и 15 и поочередно открьгаает транзисторы 9 и 7, коммутиру на нх базы парафаэные сигналы зада ощего генеpatopa 1; если величина напр жени U меньше порога срабатывани , то блок 2 управлени закрывает транзисторы 9 и 17 и поочередно опсрьюает транзисторы 11 и 15, коммутиру на их базы парофазные сигналы генератора 1. На базы транзисторов 12 и 14 парафазные сигналы генератора 1 соответственно через преобразователи 3 и 4 уровн поступают в любом режиме, независимо от состо ни блока 2 управлени , причем в первом состо нии транзистор 12 открываетс и закрываетс одновремен- но с транзистором 9, транзистор 14 - с транзистором 17, а во втором состо нии транзистор 12 - с транзистором И, транзистор 14 - с транзистором 15. Преобразователи 3 и 4 уровн осуществл ют прив зку сигналов генератора 1 к потенциалу плюсовой шины источника напр жени и, так как к зтой 1иине подключены змиттеры транзисторов 12 и 14 р п-ртипа проводимости. Управл ющие сигналы, поступающие на базы транзисторов 9, 11, 15 и 17 п-р-п-типа проводимости, прив заны к потенадалу минусовой щины источника напр жени Ujj, подключенной к эмиттерам этих транзисторов . Таким образом, пока выходное напр жение инвертора достаточно велико, напр жение сигнала управлени U превыщает порог срабатывани блока 2 управлени , транзисторы 11 и 15 закрыты, и попарно происходит переключение транзисторов 9, 12 и 17, 14, а значит к истошшку напр жени и поочередно подключаютс первичные обмотки 7 и 13 трансформатора 6. Коэффициент трансформации из первичной во вторичную обмотки трансформатора 6 при этом имеет минимальное значение. Первичные обмотки 7 и 13 трансформатора 6 имеют по две секции: основную, включенную между коллекторами транзисторов 11, 12 или 14, 15, и дополнительную, включенную соответственно между коллектором транзистора 11 и общей точкой диодов 8 и 10 или коллектором транзистора 15 и общей точкой диодов 16 и 18. При уменьшении выходного напр жени инвертора до значени , когда величина напр жени и становитс меньше порога срабатывани блока 2 управлени , транзисторы 9 и 17 закрываютс и происходит П(Я1арное переключение транзисторов 11, 12 и 15, 14. Напр жение источника и в зтом случае поочередно подключаетс только на основные секции обмоток 7 и 13, что приводит кувеличению коэффициента трансформации из первичной во вторичную обмотки трансформатора 6, а знатат и к yserai чению выходного напр жени инвертора. Таким образом, при изменении напр жени сигнала управлени Uynp.. завис щего от выходного напр жени инвертора, в ту или другую сторону от велифшы порога срабатывани блока 2 управлени происходит изменение коэффициента транс формаци выходного трансформатора 6, что обеспечивает стабилизацию выходного напр жеНИН вторичного источника напр жени . Величина напр жени между коллектором и змиттером любого из закрытых транзисторов предлагаемого устройства значительно меньше, чем в известном. Указанна величина имеет максимальное значение при работе данного устройства в режиме с наибольшим коэффициентом трансформации из первичной во вторичную обмотки трансформатора 6, когда транзисторы 9 17 закрыты, а попарно и поочередно открываютс транзисторы 11, 12 и 15, 14. Рассмотрим , например, режим работы устройства , когда закрыты транзисторы 9, 11, 12 и 17 и открыты транзисторы 14 и 15. Напр жение неточника питани посто нного, тока Uj в этом случае приложено к основной секции обмотки 13, подключенной к- коллекторам транзисторов 14 и 15 (падением напр жени на открытых транзисторах здесь н в дальнейшем можно пренебречь, так как эти величины много меньше напр жени источника питани U), причем плюсом к началу обмотки 13, а минусом - к ее отводу. В дополнительной секции обмотки 13 наводитс ЭДС, приложенна минусом к концу обмотки 13. Диод 16 преп тствует возннкновению режима короткого замыкани дополнительной секции обмотки 13 через открытые переходы транзисторов 15 и 17 В первичной обмотке 7 наводитс ЭДС E ЕО + Е(7 , ,где Еп17 - ЭДС дополнительной секции. При равенстве обмоточных данных обмоток 7 и 13 обеспечиваетс равенство ЕО Up . Чнсло витков дополнительной секции, а следовательно , и величина EQ.. определ ютс пределами требуемого изменени выходного напр жени инвертора. На практике ведшчина В д. не превышает 10-15% величину EQ. Наводима в этом случае ЭДС Е-, приложена плюсом к началу обмотки 7, минусом - к ее концу. Напр жение начала обмотки 7 относительно минусовой шины источника напр жени U не может быть больше величины, равной сумме напр жеки и и падени напр жени Кю на диоде 10 Вследствие зтого напр жение между коллектором и эмиттером закрытого транзистора 9 не превышает величины ицэ()) -п закрыТОГО транзистора 12 - величины (1М . Uf + ЕЛ-, - DID- Аналогично при открытых транзисторах 11 и 12 максимальные величины напр жен между коллектором н эмиттером закрытых транзисторов 17 и 14 равны соответ .ственно кэ-п (пах) П кэнтсач где Е величина ЭДС, наводимой в дополнительной секции обмотки 13; UIB - падение напр жени на диоде 18. При работе инвертора в режиме с минимальным коэффициентом трансформации выходного трансформатора 6 напр жение источника посто нного тока Ufi поочередно прнкладываетс к пе юичным обмоткам 7 н 13 и максимальные напр жений между коллектором и эмиттером закрытых транзисторов 9, 17, 12, 14, 11 и 15 равны соответственно Ksgiwiqifc) (Ыал)пкэп (1иак) , K3-f4( K9H(man; K915(VTKS() п С ЗТакнм обозом, максимальна величина напр жени между коллектором и эмиттером любого из закрытых транзисторов превьпиает величину напр жени первичного источника питани Up на величину не более ЭДС, наводимой в дополнительной секции первичной обмотки 7 или 13. Следовательно, величина поаваемого на предлагаемое устройство напр жени первичного исто«во1ка питани U может остигать значени n ax-W-o,9)U К9 rtiax где 1кэ(та. максимально допустима дл примен емого типа транзисторов величина напр жени между коллектором и эмиттеромФормула изобретени Мостовой инвертор со ступенчатым регулиова}шем входного напр жени , содержащий ыходной трансфс матор с двум первичными бмотками, кажда из которых первым коном подключена к первому входному вьшоду нвертора через последовательно соединенные ервый диод и первый транзистор, а отводом т промежуточиот точки соединена с первымThe inverter contains a master oscillator 1 with a para-phase output, connected via a control unit 2 connected to a source of control voltage U, to converters 3 and 4 levels with six inputs of a push-pull power amplifier 5 on six transistors with an output transformer 6 having two primary windings . The beginning of the first winding 7 is connected via diode 8 to the collector of transistor 9, through diode 10 to the positive input terminal of the inverter, its tap to the collector of transistor I, and the end to collector of transistor 12, which is connected to the same input terminal by the emitter and output converter 3 level. The beginning of the second winding 13 is connected to the collector of the transistor 14, the emitter of which is connected to the flux input terminal, and the base is connected to the output of the 4-level converter's house, retraction of the second winding to the collector of the transistor 15, and its end through the diode 16 to the collector of transistor 17 and through diode 18 to the positive input terminal. The emitters of transistors 9, II, 15 and 17 are connected to the minus input terminal. The inverter works as follows. The signal from one of the paraphase outputs of the master oscillator 1 is connected to one of the inputs of the control unit 2 and to the input of the converter level 3, and from the other output of the generator 1 to the second input of the control unit 2 and to the input of the converter 4 level. To the third input of the control circuit 2, a control voltage U is applied. whose value varies, for example, in proportion to the change in the voltage of the primary power source or the output voltage of the inverter. The signals from the outputs of the control circuit 2 and the transducers 3 and 4 are fed to six inputs of the power amplifier 5, the output transformer 6 of which has two identical primary windings. The beginning of the first winding 7 can be switched through the diode 8 and the open transistor 9 to the minus input terminal, and connected to the positive input terminal through the diode 10. The tap of this winding through the open transistor 11 can be connected to the negative input terminal, and its end through the transistor 12 - with a positive input pin. The primary winding 13 can switch from the beginning through the transistor 14 to the positive input terminal, and to the negative one, to the output through the transistor 15 and the end through the diode 16 and the transistor 17. The diodes 18 and 10 serve to limit the voltage value of the end of the winding 13 and the beginning winding 7, due to which the voltage of these points relative to the minus pin of the power source cannot exceed the value of the supply voltage U Control unit 2, depending on the magnitude of the control SUPERVOLUTION U, can be in one of two states ; if the voltage U is greater than the threshold of the control unit 2 control, then this unit closes the transistors I and 15 and alternately disconnects the transistors 9 and 7, commuting the parafax signals of the generator 1 to the base; if the voltage U is less than the pickup threshold, then control unit 2 closes transistors 9 and 17 and alternately detects transistors 11 and 15, commuting to their bases the generator 1 phase signals to the bases of transistors 12 and 14, generator 1 phase signals, respectively, through converters 3 and The 4 levels come in any mode, regardless of the state of the control unit 2, in the first state the transistor 12 opens and closes simultaneously with the transistor 9, the transistor 14 with the transistor 17, and in the second state the transistor 12 - And the transistor, the transistor 14 - with the transistor 15. The inverters 3 and 4 is carried out prior assigning a signal generator 1 to the positive potential of the source bus voltage and, as a ztoy 1iine zmittery connected transistors 12 and 14 of the p-n rtipa conductivity. The control signals supplied to the bases of 9, 11, 15, and 17 npn-type transistors are connected to the potential of the negative voltage source Ujj connected to the emitters of these transistors. Thus, while the output voltage of the inverter is high enough, the voltage of the control signal U exceeds the response threshold of the control unit 2, the transistors 11 and 15 are closed, and the transistors 9, 12 and 17, 14 are switched in pairs, which means that the voltage is exhausted and alternately The primary windings 7 and 13 of the transformer 6 are connected. The transformation ratio from the primary to the secondary windings of the transformer 6 is minimal. The primary windings 7 and 13 of the transformer 6 have two sections: main, connected between the collectors of transistors 11, 12 or 14, 15, and additional, connected respectively between the collector of transistor 11 and the common point of diodes 8 and 10 or collector of transistor 15 and the common point of diodes 16 and 18. When the inverter output voltage decreases to a value where the voltage value and becomes less than the response threshold of the control unit 2, transistors 9 and 17 close and P occurs (R1 switching of transistors 11, 12 and 15, 14. Source voltage Ik and in this case alternately connects only to the main sections of windings 7 and 13, which leads to an increase in the transformation ratio from the primary to the secondary windings of the transformer 6, and is notable for yserai inverter output voltage. Thus, when the voltage of the Uynp control signal changes .. depending on the output voltage of the inverter, to one side or the other from the high threshold of operation of the control unit 2, a change in the conversion ratio of the output transformer 6 occurs, which ensures the stabilization of the output voltage of the secondary source of voltage. The voltage between the collector and the zmitter of any of the closed transistors of the proposed device is much less than in the known. This value has the maximum value when the device operates in the mode with the highest transformation ratio from the primary to the secondary windings of the transformer 6, when the transistors 9 17 are closed, and the transistors 11, 12 and 15, 14 are opened and in turns. when transistors 9, 11, 12, and 17 are closed and transistors 14 and 15 are open. The voltage of a constant DC power source is then applied to the main section of the winding 13 connected to the collectors of transistors 14 and 15 (by dropping April on open transistors here and in the future can be neglected, since these values are much less than the voltage of the power source U), and the plus to the beginning of the winding 13, and the minus to its tap. In the additional section of the winding 13, an EMF is applied, which is negatively connected to the end of the winding 13. Diode 16 prevents the additional section of the winding 13 from short-circuiting through the open transitions of transistors 15 and 17 In the primary winding 7, EMF EEO + E (7, where Ep17 - EMF of the additional section. When the winding data of the windings 7 and 13 are equal, the EO Up is equal. The turns of the additional section, and hence the value of EQ .., are determined by the limits of the required variation of the inverter output voltage. The vedshchina V does not exceed 10–15% of the EQ. In this case, the emf is induced by the positive voltage at the beginning of the winding 7 and the minus at its end. The voltage of the beginning of the winding 7 relative to the negative voltage source voltage U cannot be greater than the values equal to the sum of the voltage and and the voltage Kyu on the diode 10 Due to this voltage between the collector and the emitter of the closed transistor 9 does not exceed the value of itse ()) -p closed TO transistor 12 - the value (1M. Uf + EL-, - DID- Similarly, with open transistors 11 and 12, the maximum values of the voltage between the collector and emitter of closed transistors 17 and 14 are equal respectively to ke-p (groin) P kentsach where E is the value of emf induced in the additional winding section 13; UIB is the voltage drop across the diode 18. When the inverter operates in the mode with the minimum transformation ratio of the output transformer 6, the voltage of the DC source Ufi is alternately applied to the 7 7 and 13 maximum windings between the collector and emitter of the closed transistors 9, 17 , 12, 14, 11 and 15 are equal respectively to Ksgiwiqifc) (Al) pakap (1ac), K3-f4 (K9H (man; K915 (VTKS () p C Saccum), the maximum voltage between the collector and emitter of any of the closed transistors surpasses the magnitude of the primary voltage Up power source Up to a value not exceeding the emf induced in the additional section of the primary winding 7 or 13. Consequently, the value of the primary source voltage U applied to the proposed voltage supply device can reach the values of n ax-Wo, 9) U K9 rtiax where 1 ke ( This is the maximum allowable for the type of transistors used, the magnitude of the voltage between the collector and the emitter Formula of the invention A bridge inverter with a stepped variable input voltage containing an output transfsormat with two primary coils, each the first horse is connected to the first input output of the inverter through the first diode and the first transistor connected in series, and the tap t of the interval points is connected to the first

Claims

Claim

A bridge inverter with step regulation of the output voltage, comprising an output transformer with two primary windings, each of which is connected to the first input terminal of the inverter through the first diode and the first transistor connected in series, and connected to the first prominent winding and the second input terminal by a tap from the intermediate point .

7 855904 input inverter through a second transistor, characterized in that, in order to increase reliability by reducing the voltage applied to the transistors, two additional transistors are introduced, each of which is connected between the second end of the specified primary winding and the second input terminal, and two diodes, included, each between the first end of the specified per-