Транзисторный инвертор тока

(54)(57) ТРАНЗИ КА, содержащий последовательно вертора, выходи по меньшей мере плечах которых шунтированные о дополнительные ИНВЕРТОР ТОвключенный питания информатор и. умоста, в россел в цепь й тран два по транзисторы, диодами, и формироваключе ным пи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Чувашский государственный унверситет им.И,Н.Ульянова(56) Патент США М 4300191,кл. Н 02 Р 13/22, 1980,Авторское свидетельство СССР9 509960, кл. Н 02 М ЗВ 15, 1974. ния траектории переключения транзисторов, отличающийсятем, что, с целью увеличения КПД иповышения надежности, указанные дополнительные цепи, число которыхравно числу полумостов, содержатпо три ветви, соединенные в звезду,при этом первая ветвь каждой изцепей содержит зарядный диод, втораяветвь - шунтирующий конденсатор,третья ветвь - последовательно соединенные реактор, разрядный диод идополнительную обмотку выходноготрансформатора, причем у каждой дополнительной цепи внешний вывод первой ветви соединен с общей точкойтранзисторов соответствующего полумоста, внешний вывод, второй ветви -с одним входным выводом, а внешнийвывод третьей ветви - с другим входным выводом.118261 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть испольэовано в источниках вторичногоэлектропитания,1Цель изобретения - увеличение КПД 5за счет возврата в источник питанияэнергии, накапливаемой в реаКтивныхэлементах дополнительных цепей, иповышение надежности инвертора путемобеспечения благоприятной траекториипереключения транзисторов.На фиг,1 представлена схема транзисторного инвертора тока; на фиг.2кривые токов и напряжений в инверторе, 15Транзисторный инвертор тока содержит два лолумоста, в плечах которых пклвчены транзисторы 1-4 зашунтироцанные обратными диодами 5-8,В диагональ моста включена первичная Ообмотка 9 выходного трансформатора10, к вторичной обмотке 11 которогоподключена выходная цепь 12 инвертора, которая содержит выпрямитель 13,нагрузку 14 с фильтрующим конденсато ром 15 Последовательно в шину питания инвертора включен дроссель 16.Дополнительные цепи для формированиятраектории переключения транзисторов17 и 18 содержат по три ветви, сое- ЗОдиненные в звезду. При этом перваяветвь каждой из цепей 17 и 18 содержит зарядный диод 19, вторая ветвьсодержит шунтирующий конденсатор 20и третья ветвь последовательно сое- З 5диненные реактор 21, разрядный диод22 и дополнительную обмотку 23 выходного трансформатора 10. У каждойдополнительной цепи внешний выводпервои ветви соединен с общей точкой 4 Отранзисторов соответствующего полумоста, внешний вывод второй ветвисоединен с первым входным выводом 24,а внешний вывод третьей ветви - сдругим входным выводом 25. 45Инвертор работает следующим образом.Ток дросселя 16др (фиг.2) протекает попеременно через транзис.торы 1,4 и 2,3, Работа устройства рассматО ривается на примере полумоста, содержащего транзисторы 1 и 2. В исходном состоянии до момента 10 открыты транзисторы 2 и 3. Конденсатор 20 разряжен, 55В момент 1 меняется полярность управляющего сигнала на базах транзисторов. На последующем интервале 5 2(1 , 1) все транзисторы включены иэ-за рассасывания в ранее открытых транзисторах. Для этого интервала ха. рактерно нарастание тока дросселяр под действием напряжения питания Оп и спад до нуля тока 1 тр, в индуктивности рассеяния трансформатора под действием напряжения на нагрузке УнВ момент 1 запираются транзисторы 2 и 3. На следующем интервале ( 1) ток дросселя4 протекает через открытый транзистор 1, зарядный диод 19, конденсатор 20 и заряжает его. Поэтому нарастание напряжения на конденсаторе 20, а значит и напряжений О , Ок на транзисторах 2 и 3, происходит с задержкой по отношению к спаду тока через эти транзисторы. Этим обеспечивается благоприятная траектория выключения транзисторов 2 и 3 и уменьшение динамических потерь в этих транзисторах. Важно заметить, что одна зарядная цепь (конденсатор 20 и диод 19) обслуживает два транзистора (2 и 3), Такое состояние схемы продолжается до момента Ф.2, когда напряжение на конденсаторе 20 (и, очевидно, на обмотке 9) достигает напряжения на нагрузке, приведенного к первичной обмотке 1)В момент Ь 2 открываются диоды выпрямителя 13, начинается рост тока в цепи первичной обмотки 9 трансформатора. После этого момента ток 1 р перераспределяется между конденсатором 20 и первичной обмоткой трансформатора. В момент 1 заканчивается заряд конденсатора 20. В этот момент закрывается диод 19 и напряжение на конденсаторе 20 максимально и равно Ос максНа последующих интервалах ( 1 З, 14) и ( 4) т.е. до момента когда происходит очередное переключение транзисторов в плечах моста, происходит частичный разрядконденсатора 20, не имеющий принципиального характера. Этот разрядпроисходит по цепи разрядного диода22, а также через проводимость утечки диода 19.На интервале (15 , 1) происходит рекуперация энергии, запасеннойв шунтирующем конденсаторе 20, висточник питания, Начиная с моментаоткрыты транзисторы 2 и 3 а1транзисторы 1 и 4 закрыты. Дополни-,з ,1 тельная цепь 18 обеспечивает задержанное нарастание напряжения на транзисторах 1 и 4, Процессы в этой цепи аналогичны рассмотренным. Напряжение О на первичной обмотке 9тРимеет полярйость, указанную на фиг.1 без скобок. Конденсатор 20 оказывается подключенным через разрядный диод 22 и реактор 21 к противоЭДС О - О и (где Од - напряжение на дополнительной обмотке 23 трансформатора). Происходит основной разряд конденсатора 20. Этот разряд является колебательным, напряжение на конденсаторе спадает по косинусоидальному закону, а ток разряда имеет синусоидальную форму182615 4Для данной схемы целесообразновыбирать напряжение на дополнительной обмотке О и таким образом,чтобы выполнялось условие О - О45 1/2 О (где О- напряжение наконденсаторе к моменту начала разряда). В этом случае наблюдается полный разряд конденсатора. Длительностьинтервала рекуперации ( , 1 ) опре О деляется параметрами конденсатора 20и реактора 21. После того, как напряжение достигнет нуля в моментостаточная энергия в реакторе 21 возвращается в источник питания током 15е , протекающим по цепи: разрядныйдйод 22, зарядный диод 19, обратныйдиод 6.Далее процессы повторяются.4 5 шская лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,аказ 6117/53 Тираж 645 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра