SU991566A1

SU991566A1 - Regulator of inverter electric power

Info

Publication number: SU991566A1
Application number: SU813319957A
Authority: SU
Inventors: Валерий Иванович Мелешин; Валерий Васильевич Мосин; Сергей Михайлович Ненахов; Юрий Федорович Опадчий
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе; Предприятие П/Я В-8543
Priority date: 1981-07-20
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1983-01-23

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в мостовых и полумостовых преобразовател х напр жени и усилител х мощности.This invention relates to electrical engineering and can be used in bridge and half bridge voltage converters and power amplifiers.

Известен регул тор электрической мощности инвертора в полумостовс преобразователе напр жени , содержащий два последовательно соединенных регулирук дих транзистора, управл ющие входы которых подключены к выходным обмоткам трансформатора тока, первична обмотка которого включена между точкой соединени регулирующих транзисторов и трансформатора напр жени , допрлнительна обмотка которого соединена с дополнительной обмоткой трансформатора тока 1.A known inverter electric power regulator in a half-bridge voltage converter contains two series-connected control transistors, the control inputs of which are connected to the output windings of the current transformer, the primary winding of which is connected between the junction point of the control transistors and the voltage transformer, the additional winding of which is connected to additional winding of current transformer 1.

Недостатком этого регул тора вл етс низкий КПД, низкие массо-габаритные показатели, обусловленные тем, что из-за пассивного запирани регулирующих транзисторов, они имеют плохие фронты выключени и большое врем рассасывани , что приводит к ухудшению КПД за счет роста потерь мощности во врем выключени и, следовательно , к ограничению частотыThe disadvantage of this regulator is low efficiency, low mass and overall performance, due to the fact that, due to passive locking of control transistors, they have poor switch-off fronts and a large resorption time, which leads to a decrease in efficiency due to an increase in power loss during switching off and therefore frequency limiting

работы преобразовател , ухудшению массо-габаритных показателей.work converter, the deterioration of mass-dimensional parameters.

Наиболее близкий к изобретению по технической сущности регул тор электрической мощности инвертора содержит два последовательно соединенных регулирукицих элемента, включенные между входными выводами, вы10 ходной вывод дл подключени нагрузки , два трансформатора управлени , каждый из которых снабжен включающей, выключающей перемагничивакадей и выходной обмотками, два включающих и два вы15 ключающих транзистора, два диода, причем выходные обмотки трансформаторов управлени подключены к управл ющим входам соответствующих регулирующих элементов, включакицие и вы20 ключакщие обмотки каждого трансформатора управлени включены последовательно , крайние выводы включающих обмоток трансформаторов управлени подсоединены к коллекторам соответ25 ствующих включающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с змиттерами выключакхцих транзисторов и соединены с общей шиной управлени , а базы включающих и выключающих тран30 зисторов соединены с соответствующими командными выходами блока управлени 2 }.The inverter electric power regulator closest to the invention according to its technical nature contains two series-connected regulating elements connected between the input terminals, an output terminal for connecting the load, two control transformers, each of which is provided with switching on and switching through magnetizables and output windings, two including and two switching transistors, two diodes, with the output windings of the control transformers connected to the control inputs of the respective regulators elements, switching on and switching off the key windings of each control transformer are connected in series, the extreme leads of the switching windings of control transformers are connected to the collectors of the respective switching transformers, the emitters of which are connected to the off-switching transistors, and connected to the common control bus, and the bases of turning on and off switches of the transistors are connected with the corresponding command outputs of the control unit 2}.

Недостатком инвертора вл етс низкий КПД и низкие массогабаритные показат.ели, обусловленные пассивным запиранием регулирующих элементов, плохими фронтами выключени , что приводит к росту мощности потерь на выключение и ограничению частоты работы.регул тора.The disadvantage of the inverter is low efficiency and low weight and size parameters, due to passive locking of the regulating elements, poor switching fronts, which leads to an increase in power loss to the shutdown and limit the frequency of operation of the regulator.

Цель изобретени - повышение КПД с одновременным уменьшением массы и объема, путем повышени частотна переключени регулирующих элементовThe purpose of the invention is to increase efficiency with a simultaneous decrease in mass and volume by increasing the frequency switching of the regulating elements.

Поставленна цель достигаетс те что в регул тор электрической мощности инвертора,содержащий два послдовательно соединенных регулируквдих элемента, включенные между входными выводами, выходной вывод дл подключени нагрузки, два трансформатора управлени , каждый из которых снабжен включающей, выключающей перемагничивающей и выходной обмотками, два включающих и два выключающих транзистора, два диода, причем выходные обмотки трансформаторов управлени подключены к управл ющим входам соответствующих -регулирующих элементов, включающа и выключающа обмотки каждого трансформатора управлени включены последовательно, крайние выводы включающих обмоток трансформаторов управлени подсоединены , к коллекторам соответствующи включающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами выключающих транзисторов и с общим, выводом управлени , а базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствующими командными выходами блока управлени , введены датчик тока, входом включенный между выходный выводом дл подключени нагрузки- и точкой соединени регулирующих элементов, а выходом между шиной управлени и точкой соединени включающих и выключающих обмоток трансформаторов управлени , крайние выводы выключающих обмоток чере.з соответствующие диоды подключены к коллекторам соответствующих выключающих TpaH3HCTopOaj, перемагничивающие обмотки трансформаторов управлени подключены к соответству ющим дополнительным выходам блока управлени , кроме того, датчик тока выполнен на трансформаторе тока, первична и вторична обмотки которого подключены соответственно к входу и выходу, а блок управлени содержит узел формировани команд, .узел ограничени тока и датчик включенного-выключенного состо ни регулирующих элементов, первый выход которого соединен с входом узла формировани команд, второй выход подключен к входу узла ограничени тока выходы которого соединены с дополнительным выходами блока управлени , а соответствующие выхода узла формировани команд подключены к командным выходам блока управлени и общей шине управлени , а датчик включенного-выключенного состо ни регулирующих элементов выполнен на трансформаторе напр жени , первый вывод входной обмотки которого подключен к выходной клемме дл подключени нагрузки, а второй вывод св зан с выводами питани , .перва выходна обмотка подключена к первому выходу упом нутого датчика, а втора выходна обмотка подсоединена ко второму выходу упом нутого датчика.The goal is achieved by the fact that the inverter's electric power regulator, which contains two successively connected control elements connected between the input terminals, an output terminal for connecting the load, two control transformers, each of which is equipped with on and off reversal magnetization and output windings, two including and two switching-off transistors, two diodes, with the output windings of the control transformers connected to the control inputs of the corresponding control elements, The on and off windings of each control transformer are connected in series, the extreme leads of the control windings are connected, to the collectors of the respective switching transistors, the emitters of which are connected to the emitters of the switching transistors and common, the control output, and the bases of the switching and switching transistors are connected to the corresponding command outputs of the unit control, a current sensor is inserted, the input is connected between the output output for connecting the load and the point is connected and regulating elements, and the output between the control bus and the connection point of the on and off windings of the control transformers, the extreme leads of the off windings through the corresponding diodes are connected to the collectors of the corresponding TpaH3HCTopOj shutdown switches, the magnetizing windings of the control transformers are connected to the corresponding additional outputs of the control unit, besides The current sensor is made on a current transformer, the primary and secondary windings of which are connected respectively to the input and output, and the control box contains a command generation unit, a current limiting node and an on / off sensor state of the regulating elements, the first output of which is connected to the input of the command generating unit, the second output is connected to the input of the current limiting node, the outputs of which are connected to the auxiliary outputs of the control unit, and the corresponding the output of the command generation unit is connected to the command outputs of the control unit and the common control bus, and the on-off sensor of the control elements is made on a voltage transformer, the first output winding of which is connected to the output terminal for connecting the load, and the second output is connected to the power terminals, the first output winding is connected to the first output of the said sensor, and the second output winding is connected to the second output of the above sensor.

Функциональна схема устройства приведена на чертеже.Functional diagram of the device shown in the drawing.

Регул тор электрической мощности инвертора содержит два последовательно соединенных регулирующих элемента 1 и 2, включенные между входными выводами питани , два трансформатора 3, 4. управлени выходные обмотки 5 и 6 каждого из которых соединены с управл ющими входами регулирующих элементов 1 и 2, включакицие 7, 8 и выключающие 9 и 10 обмотки трансформаторов управлени 3 и 4 соединены последовательно, крайние выводы включающих обмоток 7 и 8 подключены к коллекторам включающих транзисторов 11 и 12, а крайние концы выключающих обмоток 9 и 10 через диоды 13 и 14 подключены к коллекторам выключающих транзисторов 15 и 16, базы транзисторов 11, 12, 15 и 16 подключены к командным выходам блокаThe inverter electric power regulator contains two series-connected regulating elements 1 and 2 connected between the input power terminals, two transformers 3, 4. control output windings 5 and 6 each of which are connected to control inputs of regulating elements 1 and 2, including 7, 8 and turning off the 9 and 10 windings of the control transformers 3 and 4 are connected in series, the extreme ends of the switching windings 7 and 8 are connected to the collectors of the switching transistors 11 and 12, and the extreme ends of the switching windings 9 and 10 are through Odes 13 and 14 are connected to the collectors of the switching transistors 15 and 16, the bases of the transistors 11, 12, 15 and 16 are connected to the command outputs of the block

17управлени , датчик 18 тока включен между точкой соединени регулирующи с элементов 1, 2. и выходной Клеммой 19, а выходными выводами подключен к эмиттерам транзисторов 11, 12, 15, 16 и точками соединени обмоток 7, 9и 8, 10. Перемагничивающие .обмотки 20 и 21 трансформаторов управлени 3 и 4 соединены с выходами узла 22 ограничени тока, вход, которого подключен к первому выходу датчика 23 состо ни регулирующих транзисторов 1 и 2, второй выход которого подключен квходу узла 24 формировани команд, командные выходы которого соединены с базами транзисторов 11, 12, 15, 1617, the current sensor 18 is connected between the connection point regulating with the elements 1, 2. and the output terminal 19, and the output terminals are connected to the emitters of the transistors 11, 12, 15, 16 and the connection points of the windings 7, 9 and 8, 10. Remagnetizing windings 20 and 21 control transformers 3 and 4 are connected to the outputs of current limiting unit 22, the input of which is connected to the first output of sensor 23 of control transistors 1 and 2, the second output of which is connected to the input of command generation unit 24, the command outputs of which are connected to transistor bases 11, 12, 15, 16

и общей шиной управлени .and common bus control.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Предположим, что открыты соответственно транзисторы 12, 2 и 15. Ток нагрузки, протекающий через датчикSuppose that transistors 12, 2 and 15 are open respectively. The load current flowing through the sensor

18тока, трансформируетс с заданным коэффициентом передачи и выходную обмотку трансформатора 18 тока и протекает через открытый транзистор18 current transformed with a given transfer ratio and the output winding of the current transformer 18 and flows through the open transistor

12 и включающую обмотку 8 трансформатора 4 управлени , пол рность напр жени на обмотках 6 и 8 такова, что по выходной- обмотке 6 протекает насыщающий ток базы транзистора 2, равный пересчитанному току коллектора . Заданна глубина насыщени определ етс коэффициентами трансформации датчика 18 тока и соотношением числа витков обмоток 6 и 8 трансформатора 4 управлени . С первого выхода датчика 23 состо ни через угол 22 ограничени тока по-, ступает напр жени на перемагничивающие обмотки .20 и 21 трансформаторов управлени 3 и 4, Причем при выбранном направлении протекани тока нагрузки на обмотке 20 и 21 приход т : сиг налы в пол рност х, соответствующих открытому состо нию транзистора 2 и закрытому - транзистора 1. Напр жение, приложенное к обмотке 20 размагничивает сердечник трансформатора управлени 3 и создает запирающее напр жение на выходной обмотке 5 подключенной к базе транзистора 1, а пол рность напр жени , .наведенна в обмотке 9 закрывает диод 13 через открытый транзистор 15, который преп тствует протеканию тока через обмотку8 или выходную обмйтку датчика 18 тока. Напр жение , приложенное к обмотке 21 через ограничитель тЪка 22, выбираетс из учета работоспособности регул тора на холостом ходу, когда отсутст вует передача тока в базы транзисторов 1 и 2 от датчика 18 тока. Напр жение на втором выходе датчика 23 состо ни приложено к входу узла формировани команд, в пол рноти , удерживающей транзисторы 11 и 16 в закрытом состо нии. При смене пол рности на командных выходах блока 1,7 управлени закрываютс транзисторы 12 и 15, открываетс выключающий транзистор 16, а включающий транзистор 1,1 будет закрытым от второго выхода датчика,23 состо ни до смены пол рности или до полного закрыти транзистора 2. Когда транзистор 12 закрываетс , а транзистор 16 открываетс , пересчитанный ток нагрузки с выхода датчика 18 тока начинает протекать по обмотке 10 .через диод 14 и открытый транзистор 16. Фазировка обмотки 10 такова, что пересчитанный в выходную обмотку 6 базовый ток транзистора 2 начинает протекать в обратную сторону, форсирование рассасыва базо-эмиттерный переход транзистора 2. Коэффициент трансформации обмоток 6 и 10 выбираетс из услови заданной кратности рассасывающего тока по отношению к насыщающему и может превышать его в несколько раз. В резултате этого транзистор 2 выключаетс с минимальным временем рассасывани и крутым фронтом выключени . После выкл1очени транзистора 2 мен етс 12 and including the winding 8 of the control transformer 4, the polarity of the voltage on the windings 6 and 8 is such that the output current of the winding 6 is the saturating base current of transistor 2, equal to the recalculated collector current. The specified saturation depth is determined by the transformation ratios of the current sensor 18 and the ratio of the number of turns of the windings 6 and 8 of the control transformer 4. From the first output of the sensor 23, through the angle 22 of the current limit P0, the voltage goes to the bias windings .20 and 21 of the control transformers 3 and 4, moreover, at the selected current flow direction, the loads on the winding 20 and 21 receive: Signals to the field the characteristics corresponding to the open state of the transistor 2 and the closed state of the transistor 1. The voltage applied to the winding 20 demagnetizes the core of the control transformer 3 and creates a locking voltage on the output winding 5 connected to the base of the transistor 1 and the polarity p voltage, 9 in the winding .navedenna closes the diode 13 through the transistor 15 is open, which prevents current flow through obmotku8 obmytku or output current sensor 18. The voltage applied to the winding 21 through the limiter 22 ZKA is selected from consideration of the efficiency of the controller at idle when there is no current transfer to the bases of transistors 1 and 2 from the current sensor 18. The voltage at the second output of the state sensor 23 is applied to the input of the command generation unit, in the field holding the transistors 11 and 16 in the closed state. When the polarity is changed at the command outputs of the control unit 1.7, the transistors 12 and 15 are closed, the switching-off transistor 16 is opened, and the turning-on transistor 1.1 is closed from the second output of the sensor, 23 before the change of polarity or the full closure of transistor 2. When transistor 12 closes and transistor 16 opens, the recalculated load current from the output of current sensor 18 begins to flow along the winding 10. Through the diode 14 and the open transistor 16. The phasing of the winding 10 is such that the base current of the transistor 2 is converted to output winding 6 starts to flow in the opposite direction, the acceleration of resorption of the base-emitter junction of transistor 2. The transformation ratio of the windings 6 and 10 is selected from the condition of a given multiplicity of the absorbing current relative to the saturating and can exceed it several times. As a result of this, transistor 2 is turned off with a minimum resorption time and a steep cut-off front. After off, transistor 2 changes

пол рность напр жений на выходе датчика 23 состо ни на противоположную , тем самым снимаютс запрещающий сигнал на включение транзистора 11. Измен етс также пол рность напр жени на обмотках 20 и 21 перемагничивани . В трансформаторе ,3 управлени напр жение на выходной обмотке 5 создает начальный ток включени транзистора 1, который в дальнейшем через датчик 18 тока и управл ющийthe polarity of the voltage at the output of the state of the sensor 23 to the opposite, thereby removing the inhibitory signal to turn on the transistor 11. The polarity of the voltage on the windings 20 and 21 of the magnetization reversal is also changed. In the transformer, 3 controls, the voltage on the output winding 5 creates the initial turn-on current of transistor 1, which later through the current sensor 18 and controls

5 трансформатор 3 устанавливаетс пропорциональным току нагрузки. Дальнейша работа регул тора протекает аналогично описанному выше.5, the transformer 3 is set proportional to the load current. Further operation of the controller proceeds as described above.

Предложенное техническое решение выгодно отличаетс от известных наличием цепей формированного и контролируемого тока рассасывани регулирук цих элементов регул тора мощности , что позвол ет повысить частоту переключени регулирующих элементов , у /1еньшить массу и объем электромагнитных элементов.The proposed technical solution differs favorably from the known ones by the presence of circuits of the formed and controlled resorption current of the regulating elements of the power regulator, which makes it possible to increase the switching frequency of the regulating elements, y / 1 less mass and volume of the electromagnetic elements.

30thirty

Claims

1. An inverter electric power regulator containing two series-connected regulating elements connected between the input terminals, an output terminal for connecting the load, two control transformers, each of which is equipped with switching, switching, reversing and output windings, two switching and two switching transistors, two diodes, the output windings of the control transformers being connected to the control inputs of the corresponding regulating elements, including the switching winding of each The control transformer is connected in series. The KS1INNY terminals - ON switch of the control transformer windings are connected to co-collectors; the associated switching transistors, the emitters of which are connected to the emitters of the switching transistors and to the common control pin, and

the bases of the turning on and off transistors are connected to the corresponding command outputs of the control unit, characterized in that, in order to increase the efficiency with

by simultaneously reducing the mass and volume by increasing the switching frequency of the regulating elements, a current sensor is inserted, the input connected between the output terminal for

.connection load and soy point