SU961078A1 - Транзисторный инвертор - Google Patents

Description

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть, использовано в системах электропитани , электропривода и автоматики дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное напр жение синусоидальной формы посредством транзисторных инверторов .

Известны транзисторные инверторы с выходным напр жением синусоидальной формы, в которых формирование выходного напр жени  осуществл етс  параметрически путем двухпол рной широтно-импульсной модул ции.

Инвертор состоит из силового мостового инвертора и схема управлени . Схема управлени  включает источник синусоидального опорного напр жени , интегратор-сумматор и пороговое устройство. На входы интегратора-сумматора подаетс  выходное напр жение преобразовател  и опор ное напр жение, а его выход подключен к входам пороговых устройств, осуществл ющих управление силовым каскадом непосредственно или через логические схемы 1.

Дл  таких инверторов характерны высокое качество выходного напр  ени  ( низкий коэффициент гармоник)

после фильтрации, относительно высокий КПД и простота построени  силового каскада.

Недостатком данного инвертора  вл етс  надежность,- обусловленна  сложностью технической реализации. Кроме того, дл  питани  элементов устройств управлени  требуютс  дополнительные источйики питани .

10

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  инвертор, выполненный по схеме с интегрирующим дросселем насыщени , который включен между базами транt5 зисторов преобразовател  через последовательно соединенные источник опорного синусоидального напр жени  и ключ переменного тока, управл ющие выходы которого подключены

20 к дополнительншл обмоткам выходно-i го трансформатора преобразовател  f 2 J.

Недостатком известного инвертора  вл етс  то, что к первичным

25 обмоткам трансформатора приложено напр жение, равное разности между напр жением питани  и, и падением напр жени  на ключевых элементгис 0|f, а к входу врем задаюшей цепи

30 последовательно соединенные источник опорного синусоидального напр жени  и дроссель насьпцени ; приложено напр жение п ( )+иэ., где п - коэффициент трансформации, а ( напр жение на переходе эмиттер - база открытого транзисторного ключа. Поэтому при неидентичности диод но-транзйсторных ключей, т;е. , рабоча  точка сердечника трансформатора преобразовател  в дроцрссе модул ции смещаетс  под действием посто нной составл ющей 1напр жени  в направлении индук ции насыщени . Это приводит к тому , что переключение одного из транзисторных ключей осуществл етс под действием насыщени  интегрирующего дроссел , а второго - под де ствием насыщени  сердечника трансформатора , что снижает точность воспроизведени  синусоидального опорного напр жени  и КПД схемы. Кроме того, поскольку к входу п реключающей схемы цепи приложено напр жение, в которое входит величина , а не напр жение, приложе ное к первичной обмотке трансформа тора. То это приводит к снижению коэффициента стабилизации параметрического канала. Переключение транзисторов в дан ной схеме при наличии выг одноцо фи льтра или активно-индуктивной нагрузки осуществл етс  при условии , где U- ток базы транзистор ного ключа, Ig - ток через дроссель в момент его насыщени . Поэтому дл  того, чтобы сохранить точность воспроизведени  заданной функции опорного напр жени , источник опор ного напр жени  должен иметь жесткую выходную характеристику, ччо также приводит к снижению КПД схемы , так как дл  создани  такой характеристики потребуетс  дополните льна  мощность. Поми:мо этого, момент переключени  схемы зависит от тока нагрузки , ч-то также снижает точность вос произведени  опорного сигнала. Цель изобретени  - повышение ка чества выходного напр жени  и КПД. Цель достигаетс  тем, что в транзисторном инверторе с параметрическим формированием синусоидаль Horq выходного напр же ни , содержащем двухтактный усилитель класса и соединенную с выходом врем задающую цепь обратной св зи в виде последовательно соединенных источника опорного синусоидального напр жени  и интегрирующего, дроссел  насыщени -, усилитель выполнен с дополнительным переключающим транс форматором, к обмотке которого всГтречно-параллельно подключены два вспомогательных ключа, управл  ющие входы которых подключены к вве: денному измерительному резистору, включенному последовательно в указанную врем задающую цепь. Указанные кЛючи могут быть выполнены в виде полупроводниковых элементов с релейной характеристикой , подключенные к первичной обмотке переключающего трансформатора через диоды, а между точкой соединени  каждого ключа и диода и отводом от средней точки этой обмотки включен конденсатор. На фиг. 1 показана принципиальна  схема инвертора; на фиг. 2 диаграммы напр жений,. Инвертор (фиг. 1) содержит двухтактный усилитель 1 мощности,- выполненный по схеме автогенератора с дополнительным переключающим трансформатором 2, интегрирующий дроссель 3 насыщени , источники синусоидального опорного напр жени , измерительный резистор 5 и вспомогательные ключи б и 7. Вторична  обмотка выходного трансформатора 8 подключена к нагрузке 9. Крайние точки его первичной обмотки соединены с коллекторами транзисторов 10 и 11, а через ограничивающий резистор подключены к крайним выводам первичной обмотки дополнительного трансформа тора 2. Параллельно первичной обмотке трансформатора 8 подключена также врем задающа  цепь, состо ща  из последовательно соединенных дроссел  3, источника 4 опорного напр жени  и измерительного сопротивлени  5, а параллельно первичной обмотке трансформатора 2 подключены вспомогательные ключи 6 и 7. Управл ющие входы ключей б и 7 подключены к измерительномурезистору 5, который имеет общую точку соединени  с крайними выводами первичных обмоток трансформаторов 2 и. 8. Инвертор работает следующим образом . Когда открыт транзистор 10 генератора 1 (интервал t фиг. 2), к обмотке дроссел  3 приложена разность напр жени , наводимого на выводах первичной обмотки трансформатора 8, и опорного напр жени . Под действием этого напр  жени  происходит перемагничивание сердечника дроссел  от индукции насыщени  -Bg до индукции насыщени  +65 (фиг.2б). Пока сердечник дроссел  не насыщен, т.е. , ТОК через его обмотку мал и не вли ет на работу генератора 1, транзисторы которого поддерживаютс  в насыщении током базовых обмоток трансформатора 8. При насыщении сердечника дроссел  ток в его обмотке резко возрастает , что приводит к включениювспомогательного ключа 6. Первична  обмотка дополнительного трансформатора 2 оказываетс  замкнутой дл  данной пол рности напр жени , при этом пропадает напр жение на базовых обмотках и транзистор 10 выходит,из насыщени . Происходит лавинообразное переключение транзисторов 10 и 11 за счет положительной обратной св зи.

После включени  транзистора 11 (интервал t) пол рность напр жени  на обмотке измен етс , ключ 6 выключаетс , а к обмотке дроссел  3 прикладываетс  напр жение, равjHoe сумме напр жений, наводимых на крайних выводах первичной обмотки трансформатора 8 и опорного напр жени . Под действием этой суммы напр жений происходит перемагничивание сердечника дроссел  от +8 до -Bg (фиг. 2J). При его насыщении, когда В равно -В6, происходит включение ключа 7, шунтирование первичной обмотки дополнительного трансформатора 2, выход из насыщени  транзистора 11 и переключение транзисторов 10 и 11, Далее процесс повтор етс .

Поскольку переключение предлагаемой схемы, так же как и в известной схеме;происходит при насыщении переключающего дроссел , то среднее за период модул ции значение выходного напр жени  преобразовател  равно среднему значению опорного напр жени  за тот же период и не зависит от изменений входного напр жени .

Если между выходной обмоткой трансформатора 8 и нагрузкой 9 установлен фильтр, то стабильность схемы можно увеличить, организовав контур обратной св зи и воздейству  на .величину опорного напр жени  в функции отклонени  выходного напржени .

Дл  улучшени  процесса переключени  транзисторов 10 и 11 вспомогательные ключи 6 и 7 могут быть выполнены на транзисторах по схеме усилител , охваченного положительной обратной св зью. Такие ключи имеют релейную характеристику. Последовательно с ними включены диоды. Между средним выводом первичной обмотки трансформатора 2 и общими точками соединени  диодов и транзисторных ключей подключаютс  конденсаторы 12 и 13. При эт)м, в течение времени t (открыт транзистор 10), конденсатор 12 зар жаетс  до напр жени  и„/2. После насыщени  сердечника дроссел  и включени  ключа 6 конденсатор 12 оказываетс  включен параллельно первичной полуобмоткетрансформатора 2,

причем пол рность приложенного напр жени  способствует быстрому зак рыванию транзистора 10 и открыванию транзистора 11.

В интервале t зар жаетс  конденсатор 13 также до напр жени  , и после насыщени  сердечника дроссел  и включени  ключа 7, он оказываетс  подключенным к первичной полуобмотке дополнительного трансформатора 2 в пол рности, способст . вующей быстрому переключению транзисторов 10 и 11.

Неидентичность параметров эмиттер-базовых переходов транзисторов

5 10 и 11 не сказываетс  на работе

схемы, поскольку коммутирующа  схему цепь включена непосредственно к первичной обмотке трансформатора 8. Это приводит к повышению коэффициента стабилизации и точности воспроизведени  заданной функции опорного напр жени , t.e. качества выходного напр жени .

От источника опорного напр жени 

5 в процессе переключени  потреЗл етс  незначительный ток, примерно равный

1 -. IcT ,

0 где п - коэффициент трансформации

трансформатора 2; P-f коэффициент усилени - по то ку транзисторов в ключах

б и 7.

5 Поэтому мощность источника опорного напр жени  в предлагаемой схеме значительно меньше, чем в известной , что увеличивает КПД схемы, В предлагаемой схеме КПД преобразовател  будет выше также из-за того, что на переключак цую схему цепи не вли ет неидентичность транзисторов 10 и 11, котора  .приводила бы к сме1цению рабочей точки линейного трансформатора, а следовательно и к дополнительным потер м мощности.

алходной каскад инвертора может ейлть выполнен и по мостовой схеме. Тогда ко1Ф1утирую1ца  цепь, состо ща  Q из дроссел , источника опорного напр жени  и измерительного резистора подсоедин етс  к выходу мостового усилител  мощности.

55

Claims (2)

1. Транзисторный инвертор с параметрическим формированием синусоидального выходного напр жени ,

содержащий двухтактный усилитель класса О и соединенную с выходом врем задающую цепь обратной св зи в виде последовательно-соединенных источника опорного синусоидального

напр жени  и интегрирующего дроссел  насыщени , о т л и ч а ющи и с   тем, что, с целью повышени  качества выходного напр жени  и КПД, усилитель выполнен с дополнитбльным переключгиощим трансформатором , к обмотке которого г встречно-параллельно подключены два вспомогательных ключа, управл кицие входой которых подключены квведенному измерительному резистору, включенному последовательно в указанную врем задаюс ую цепь.

З. Инвертор по П.1, отличают и и с   тем, «то в качестве вспомогательных ключей использованы полупроводниковые элементы с релейной характеристикой, подключенные к первичной обмотке переключающего трансформатора через диоды, а между точкой соединени  каждого ключа и диода и отводом от средней точки этой обмотки включен конденсатор .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Устройства преобразовательной техники. Киев, Наукова Думка, 1970, вып. 4, с. 93.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2858545/24-07,

кл. Н 02 М 7/537 1979.