Транзисторный инвертор

,80( М 7/538 4(5 сИЕ ИЗМУ СВИДЕТЕЛЬ РЕТЕНИЯ егамян кии В 2256578, тельство СССР 3/335, 1980,пГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54)(57) ТРАНЗИСТОРНЬЙ ИНВЕРТОРсодержащий силовые транзисторы,равляемые от блока управления,оиз силовых электродов которыхприсоединены к концам обмотки входного трансформатора и к одним из выводов диодов выпрямителя, други выводы которых объединены и подсоединены к ЬС -фильтру, один из выводов дросселя которого подсоединен к одному из силовых электродовуправляемого ключа, причем средняяточка упомянутой обмотки выходноготрансформатора подключена. к первомувходному выводу и к одной из обкладок конденсатора , С -Фильтра, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения массогабаритных показателей, повышения КПЦ и надежности, вторая обкладка конденсатораподсоединена к общей точке диодовупомянутого выпрямителя и к другомусиловому электроду ключа, вход которого подключен к входу для подсоединения блока управления, причем один из выводов дросселя соединен с другим входным выводом через введенный диод.Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к силовым схемам транзисторных инверторов.Известны транзисторные однофазные инверторы по схеме с выведенным нулем трансформатора, с прямоугольным выходным напряжением или работающие на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с синусои О дальным выходным напряжением, в которых с целью уменьшения мощности потерь включают цепи передачи энергии, накопленной в индуктивностях рассеяния трансформатора, либо 5 в источник Я , либо в нагрузку 2,При низких частотах выходного напряжения эти схемы не обеспечивают достаточные. функциональные возможности: имеют низкий КПД и сложны.Известна схема транзисторного инвертора, состоящая из трансформатора со средним выводом из первичной обмотки и двух плеч, подключен ных к полуобмоткам трансформатора. Каждое плечо содержит последовательно соединенные обмотку двухобмоточного дросселя и транзистор, причем транзистор зашунтирован об- щ ратным диодом, а плечо-конденсатором. Между средним выводом и точкой соединения эмиттеров транзисторов включен источник питания, а к вторичной обмотке трансформатора подключена нагрузка инвертора 3 .Применение двухобмоточного дросселя позволяет передавать энергию, накопленную в индуктивйостях рас. сеяния трансформатора, из одной обмотки дросселя в другую и возвращать в источник.Однако проблема решена не полностью - теряется энергия, накопленная"в индуктивностях рассеяния дросселя, что снижает КПД инвертоРаеНаиболее близким к изобретению является транзисторный инвертор, содержащий силовые транзисторы, одни из силовых электродов которых присоединены к концам первичной.обмотки выходного трансформатора и к одним из выводов диодов выпрямителя, другие выводы которых объединены 55 и подсоединены к ЬС -фильтру, один иэ выводов дросселя которого подсоедииен Й одному из силовых электро- ъ дов управляемого ключа, причем средняя точка первичной обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному выводу и к одной из обкладок конденсатора ь С-фильтра Я.Известный инвертор обладает низкими массогабаритными показателями, низкими КПД и надежностью,последнее обусловлено тем, что заряд конденсатора ьС -фильтра осуществляется через дроссель, что приводит к возникновению в моменты коммутации дополнительных перена;пряжений на силовых транзисторах 1 и 2, кроме того, для обеспечения рекуперации энергии в источник в известном решении необходим двухобмоточный трансформатор, работающий в режиме перемагничивания первичной обмотки,чтоприводит к возникновению дополнительных потерь и к ухудшению массогабаритных показателей,Вследствиетого, что в моментзаряда конденсатора зарядным токомна дросселе индуцируется напряжение,плюсом приложенное к базе ключевоготранзистора, переход эмиттер-база это;го транзистора должен работать в режиме обратного пробоя,что резко снижает л,щежность всего устройства.Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей,повышение КПД и надежности,Поставленная цель достигается тем, что в транзисторном инверторе, содержащем силовые транзисторы, одни. из силовых электродов которых присое. динены к концам обмоток выходного трансформатора и к одним из выводов диодов выпрямителя, другие. выводы которых объединены и подсоединены к 4 С -фильтру, один из выводов дросселя которого подсоединен к одному из силовых электродов управляемого ключа, причем средняя точка упомянутой обмотки выходного трансформатора подключена к первому входному выводу и к одной из обкладок конденсатора ЬС -фильтра, вторая обкладка конденсатора подсоединена к общей точке диодов упомянутого выйрямителя и к другому силовому электроду ключа, вход которого подключен к входу для подсоединения блока управления, причем один из выводов дросселя соединен сдругим входным выводом через введен.ный диод.На Фиг. 1 представлена схематранзисторного инвертора, на фиг.2временные диаграмми его работы. 5К вторичной обмотке трансформатора 1, средняя точка которой подключена к первому входному выводу,подключены силовые транзисторы 2 и .3 и диоды 4 и 5, включенные по схе Оме выпрямителя с нулевым выводомобмотки трансформатора. На выходевыпрямителя включен конденсатор 6С-фильтра, параллельно которомуподключена последовательная цепь из 15управляемого ключа, выполненного ввиде транзистора 7 и дросселя 8.Точка соединения последних черездиод 9 связана с эмиттерами силовыхтранзисторов 2 и 3 и другим входным 20выводом для подключения источникапитания 10. При том силовые транзисторы зашунтированы обратнымидиодами 11 и 12,Суть схемы инвертора заключается в том, что в нем имеется специальный канал рекуперации в источник энергии, накопленной в индуктивностях рассеяния трансформатора 1.1Устройство работает следующим образом.При запирании силового транзистора 2 (3) отпирается диод 4 (5)и ток полуобмотки, протекая черезконденсатор 6,.заряжает его. При 35этом происходит передача энергиииз индуктивности рассеяния полуобмотки к конденсатору 6, Если открыть транзистор 7, то конденсаторчастично разрядится на дроссель 8, 40в результате чего в последнем накопится энергия. При запиранкитранзистора 7 указанная энергияпо цепи, состоящей из дросселя 8,диода 9 и источника 10, возвращается в источник. В схеме обратныедиоды 11 и 12 также выполняют рекуперационную Функцию, однако их рольнамного скромнее действия рекуперационного канала на элементах 4-9, 50Выбором соответствующего угла проводимости транзистора 7 можнополучить требуемый энергетическийрежим, а точнее требуемое соотношение напряжений источника и кондексатора. Более того, угол проводимос.ти 7 можно сделать зависимым от процессов в схеме, что позволяет регулировать напряжение конденсатора, зто достигается выбором режима работы блока управления, который выполняет Функцию системы автоматического регулирования, так как в соответствии с расчетным режимом работы силовой схемыинвертора напряжение на верхней обкладке конденсатора 6 должно равняться удвоен ному значению напряжения источника питания 10. Скважность импульсов, управляющих работой транзистора 7, должна при этом равняться 2.Если в силу каких-либо причин (например, наброс или сброс нагруз ки, изменение напряжения источника питания и т.д.) соотношение напряжения источника питания 10 и напряжения на верхней обкладке конденсатора 6 изменится, то система авто матического регулирования должна скорректировать скважность управляющих импульсов так, чтобы восстановить заданное соотношение напряжений.Если выходное синусоидальное напряжение формируется посредством двухпозиционной ИИМ, то в схеме можно реализовать два алгоритма,переключений силовых транзисторов в первой части такта (периода несущей частоты) проводит транзистор, а на остатке - соответствующий диод выпрямителя или наоборот; транзисторы проводят попеременно.На фиг.2 р показан принцип формирования импульсов ШИН, управляющих работой транзисторов 2 и 3 инвертора, а на фиг.2 6 - принцип Формирования импульсов, управляющих работой транзистора 7 канала рекуперации.Значение Нпропорционально напряжению на верхней обкладке конденсатора 6. На фиг. 2 6 и 2 г изображена последовательность импульсов, подаваемых на базы транзисторов 2 и 3 в случае реализации второго алгоритма переключения силовых транзисторов.Первый алгоритмпереключений подразумевает, что при формировании положительной полуволны синусоидального напряжения управляющие импульсы подаются только на базу транзистора 2, транзистор 3 при этом заперт. При формировании1156225 Составитель Т. ЕршоваТехред С.Легеза Корректор М. Самборск актор А. Гульк Тираж 646 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, РаушскаяПодписноетета СССРкрытийнаб., д. аказ 319/5 атент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 отрицательной полуволны синусоидального напряжения переключается толькотранзистор 3, транзистор 2 заперт.Процесс переключения, например,транзистора 2 протекает следующимобразом. Когда транзистор 2 открыт,ток проходит по цепи: источникпитания 10 - левая полуобмоткатрансформатора 1 - транзистор 2 -источник питания 10. При запирании транзистора 2ток проходит по цепи: средняяточка трансформатора 1 - леваяполуобмотка трансформатора 1 - ди од 4 - конденсатор 6 - средняя точка трансформатора 1..Применение предлагаемой схемыинвертора позволяет улучшитьмассогабаритные показатели, повы О сить КПД и надежность.