Инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1396225 5)4 Н 02 М 7/5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Филиппоипинский ССР986. преобразоь изобретеальных возности путем ной величи- транзисторформатор 5 ЬР Ю УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится квательной электротехнике. Целния - расширение функционможностей и повышение надежобеспечения регулировки выходны. Преобразователь содержитные ключи 1 - 4, силовой транс и дроссель насыщения (ДН) б с совмещенными обмотками, линейный дроссель 7 и коммутирующий конденсатор 8, нуль-синхронизатор 1. Блок управления 12 содержит задающий генератор 13 и оконечный каскад распределения управляющих импульсов 14, импульсное устройство 15 управления, датчик напряжения 16, блокирующий диод 17. В преобразователе происходит обратная зависимость .между величиной входного сигнала и шириной выходного импульса напряжения устройства 15, при этом ток управления ДН б уменьшается. Выполнение ДН б импульсно-управляемым ограничивает ток дросселя, уменьшает выделяемую мощность н обеспечивает регулирование выходных характеристик. 2 ил.1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей инвертора и повышает его надежности путем обеспечения регулировки выходной величины и ограничения тока перегрузки.На фиг. 1 приведена схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений.Инвертор (фиг. 1) содержит силовые транзисторные ключи 1 - 4, соединенные по мостовой схеме, цепь из последовательно соединенных первичной обмотки силового трансформатора 5 и нелинейного дросселя 6 с совмещенными обмотками, линейный дроссель 7 и коммутирующий конденсатор 8, подключенные параллельно цепи из элементов 5 и 6, инвертор подключен к первичному источнику 9 питания, на выходе инвертора включена нагрузка 10. Инвертор содержит также нуль-синхронизатор 11,входом подсоединенный к вторичной обмотке линейного дросселя 7, первым выходом - к входу блока 12 управления, состоящего из задающего генератора 13 и оконечного каскада 14 усиления и распределения сигна лов управления транзисторными ключами1 - 4, импульсное устройство 15 управления, подключенное первым входом к второму выходу нуль-синхронизатора 11, а вторым входом - к выходу датчика 16 напряжения, подсоединенного к выходной обмотке трансформатора 5, блокирующий диод 17, катодом подключенный к плюсовой клеммеустройства 15 и к первой управляющей клемме нелинейного дросселя 6, а анодом - к минусовой клемме устройства 15 и к второй управляющей клемм дрос. ( селя 6.Нелинейный дроссель 6 (фиг. 1) выполнен на двух магнитопроводах, на каждом из которых размещены по две одинаковые по числу витков обмотки, соединенные между собой в параллельную цепь из двух ветвей с перекрестным последовательно-встречным соединением обмоток, расположенных на разных магнитопроводах.Магнитопровод линейного дросселя 7 может быть изготовлен из мо-пермаллоя или из электротехнической стали и феррита с диамагнитным зазором.Нуль-синхронизатор1 может бытьпостроен, например, по схеме дифференцирующая цепочка - усилитель -- два логических элемента с прямым и инверсным входами.В состав. задающего генератора 13 могутвходить, например, генератор однополярных импульсов, триггер, логические элементы.Оконечный каскад 14 может быть выполнен по известной схеме многоканально 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го транзисторного усили геля с трансформаторным выходом.Импульсное устройство 15 управления содержит низковольтный источник питания, полупроводниковый многокаскадны й усилитель, транзисторы выходного каскада которого работают в классе Д с широтно- импульсным регулированием выходных одно- полярных импульсов напряжения в зависимости от величины выходного напряжения трансформатора 5. Частота работы устройст- ва 15 управления равна или кратна выходной частоте инвертора и синхронизирована с ним с помогцью нуль-синхронизатора 11.Датчик 16 напряжения (эффективного или среднего значения) может быть построен по известной схеме выпрямительный мост - функциональный преобразователь - фильтррезистивный делитель.Инвертор (фиг. 1) работает следующим образом.При включении инвертора предположим, что устройство 15 управления выключено. Ток управления через совмещенные обмотки нелинейного дросселя 6 равен нулю. Магнитопроводы размагничены, и дроссель 6 имеет максимальное индуктивное сопротивление, так что напряжение выходной диагонали моста ключей 1 - 4 падает на обмотках дросселя 6. Инвертор работает в режиме холостого хода, поскольку напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 равно нулю (ток намагничивания дросселя 6 несоизмеримо мал по сравнению с приведенным к первиччой обмотке трансформатора 5 током нагрузки).Гри включении устройства 15 управления под воздействием нуль-синхронизатора 11 и датчика 16 на цепь управления дросселя 6 подаются импульсы напряжения определенной длительности, синхронизированные с моментом окончания перезарядки конденсатора 8 (фиг. 2 д, е, ж, при 1= =1 з), когда ток через первичную обмотку трансформатора 5 и дросселя 6 практически равен нулю. Через обмотки дросселя 6 протекает ток управления, среднее значение которого представлено на фиг. 2 е пунктиром, а форма переменной составляющей этого тока изображена сплошной линией. При этом составляющая тока управления, потребляемая от устройства 15, характеризуется заштрихованным участком кривой, а незаштрихованная область в течение периода характеризует ток, протекающий через блокирующий диод 17.Допустим, что в исходном состоянии до моментас.,1, на управляющие входы а, г ключей 1 и 4 (фиг.) подаются управляющие импульсыс:, (фиг. 2 а) и ключи 1, 4 открыты, по ним протекает ток 1), равный сумме токов 17 линейного дросселя 7 и 1 выходного трансформатора 5 (фиг. 2 в, г). Конденсатор 85 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 заряжен до напряжения источника 9 (полярность на фиг. 1 без скобок; фиг. 2 ж), дроссель 6 насыщен (фиг. 2 и) и к первичной обмотке трансформатора 5 приложено напряжение источника 9 (фиг. 2 з).В момент 1=1 управляющие импульсы Ю с транзисторов 1 и 4 снимаются и они запираются (фиг, 2 а, в).В интервале 1 ( 1 ( 1 происходит перезарядка конденсатора 8 через две параллельные цепи: первичная обмогка трансформатора 5 -- дроссель 6; первичная обмотка дросселя 7. Ток конденсатора 8 уменьшается по величине и равен сумме токов двух указанных цепей. Напряжение на транзисторах 1 и 4 возрастает с момен га спадания протекаюгцего тока и напряжения на конденсаторе 8.Емкость конденсатора 8 выбирается ис ходя из условия обеспечения безопасной траектории переключения транзисторов 1 - 4.В момент 1= 1 напряжение на конденсаторс 8, на первичной обмотке трансформатора 5 и ток в цепи элементов 5 и 6 становятся равными нулю (фиг. 2 в, ж, з), а намагничивающий ток дросселя 7 продолжает протекать в том же направлении, уменьшаясь по велицине и перезаряжая конденсатор 8 в обратной полярности (фиг. 2 г, д, ж ) . В интервале Ь (11 з соблюдается равенство токов 18 = 17.По мере возрастания напряжения отрицателькой полярности на конденсаторе 8 (указано в скобах на фиг. 1) напряжение на дросселе 6 увеличивается, поскольку он размагничивается и имеет большое индуктивное сопротивление (фиг. 2 и). Ток первичной обмотки трансформатора 5 определяется током перемагничивания дросселя 6 и имеет минимальную величину (фиг. 2 в). Ток управления 1 у также имеет малую величину (фиг. 2 е).В момент 1 = 1 г конденсатор 8 пере- заряжается до величины напряжения источника 9 (на фиг. 1 полярность в скобках; фиг. 2 ж), обратные диоды ключей 2 и 3 открываются и энергия, накопленная в дросселе 7, передается в источник 9. Ток через конденсатор прерывается (фиг. 2 д). В этот же момент переменный сигнал, снимаемый с вторичной обмотки дросселя 7, поступает на нуль-синхронизатор 11, где преобразуется и поступает на входы оконечного каскада 14 и устройства 15 управления. На другой вход каскада 14 поступает сигнал с задающего генератора 13, в результате чего с выхода блока 12 управления поступают отпирающие импульсы на управляющие входы б, в транзисторных ключей 2 и 3 (фиг. 2 б), которые отпираются при малом значении тока дросселя 7 (фиг. 2 г) и нулевом значении напряжения на транзисторах, поскольку напряжение на конденсаторе 8 равно напряжению источника 9. В этот же момент с ус-, йс на 5 управленц гол у пает управа ,н :, сигнал на дро.гс .ь при мини ","ьо значении ток (тока ремагннц;пни , через обмотки (фиг. 2 е, заштрихованный уцасток) .В интервале 1 з1 - 1 происходит перемагничивание дросселя 6, в результате чего индуктивность его максимальна и все напряжение выходной диагонали инверора падает на нем, а на первичной обмотке трансформатора 5 напряжение равно нулю (фиг. 2 з, и).Перемагничивание дросселя 6 оканчивается в момент 1 = 14, его индуктивность и падение напряжения на обмотках уменьшаются до нуля (фиг. 2 и), а ток через транзисторы 2 и 3 и напряжение на трзнсформаторе 5 скачкообразно увеличиваются (фиг. 2 в, 3).Г 1 ри запирании транзисторов 2 и 3 происходят процессы. аналогичные описанным.Интервал времени перемагничивания нелинейного дросселя 6, когда он оказывает регулирующее действие, например, при 1 ( 1 ( 1 (по фиг. з, и), определяется велициной среднего значения тока управления, регулируемого источником 15 управления в зависимости от. величины напряжения на вторичной обмотке трансформатора 5.На фиг. 2 показаны также диаграммы, когда интервал времени перемагницивания дросселя 6 при 1 ( 1 ( 1 достигает практически наибольпего значения, приближаясь к времени полупериода переменного напряжения инвертора.При увеличении тоа нагрузки 10 падение напряжения на внутреннем сопротивленни трансформатора 5, дросселя 6 увеличивается, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора и на выходе датчика 16 несколько уменьшается. Вследствие обратной зависимости между величиной входного сигнала и шириной выходного импульса напряжения устройства 15 ток управления дросселя 6 несколько уменьшается. Интервал ненасыщенното состояния и среднее значение падения напряжения на обмотках дросселя 6 также уменьшаются, а на трансформаторе 5 напряжение увеличивается вновь до номинального значения (с некоторой погрешностью). Процесс стабилизации выходного напряжения трансформатора 5 продолжается до тех пор, пока ток перегрузки не достигнет допустимой величины. С этого момента устройство 15 управления переходит в режим стабилизации ширины управляющих импульсов напряжения и ток управления дросселя 6 становится неизменным. Дроссель 6 переходит в режим стабилизации рабочего тока на уровне величины среднего значения тока управления в соответствии с законом равенства намагничивающих сил, создаваемых рабочим током обмоток и током управления. Время ненасыщенного состоянии и среднее зна1396225 Оа,г у 817) СоставителТехред И. ВТираж 665ного к итета СССРосква Жт, Рарафи ское предпри ь И. Войтерес вичКорректор И. МускаГ 1 одписноезобретений и открытийд. 4/5ород, ул. Проектная, 4 Редактор Л. ОгарЗаказ 976/54ВНИИГ И Государстве3035, МПроизводственно-поли по делам шская на тие, г. Уж цение напряжения на обмотках дросселя 6 увеличиваются, а среднее значение напрякения на трансформаторе 5 уменьшается (фиг. 2 з и при 1 в ( 1 ( 1 го) . При дальНейшем уменьшении сопротивления нагрузки 10 вплоть до короткого замыкания ток Инвертора увеличивается незначительно в соответствии с градиентом наклоном) кривой Намагничивания ферромагнитного материала сердечников дросселя 6.При исчезновении перегрузки стабилиирующий инвертор автоматически перехоит в нормальный режим стабилизации наряжения.Таким образом, изобретение позволяет асширить функциональные возможности инертора, а также повысить его эксплуатаионную надежность за счет обеспечения егулировки выходной величины напряжеия, тока, мощности), естественного ограни- ения тока перегрузки в статическом и динамическом режимах работы, и уменьшения выделяемой мощности на элементах силовой части источника питания в широком диапазоне изменения нагрузки.5 Фор.мула изобретения И нвертор по а вт. св.1292149, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности путем обеспечения регулировки выходной величины и ограничения тока перегрузки, нелинейный дроссель выполнен в виде импульсно-управляемого дросселя насыщения с совмещенными обмотками, к управляющему входу которого подключены блокируюц 1 ий диод и импульсное устройство управления, подключенное первым входом к второму выходу нуль- синхронизатора, а вторым входом - к выходу датчика напряжения, подсоединенного к выходной обмотке силового трансформатора.