Устройство для управления инвертором

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскни Соцналнстнческнв Реслублнк(22) Заявлено 120678 (21) 2632464/24-07 Р 1) М с присоединением заявки Но(23) Приоритет Н 02 Р 13/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.(72) Авторы изобретения Б, А. Глебов и Т. Н. Жариков а Московский ордена Ленина энергетический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЙЙВЕРТОРОМ 2 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования электрической энергии, 5Известен мостовой инвертор напряжения с полузависимым управлением силовыми транзисторами 13 , в которых два ведущих транзистора мостовой схемыуправляются от системы управления, внешней по отношению к силовой части инвертора, два других (ведомых) полу" чают сигналы управления от обмотокси- лового или дополнительного трансформатора, а ток этого сигнала ограни- чен резисторами.Недостаток известного устройства- потери мощности в резистивных цепях ограничения тока управления.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство управления мостовым инвертбром напряжения 21 , содержащее два трансформатора тока, первичные обмотки которых 25 включены последовательно с нагрузкой инвертора в мостовую схему, вторичные обмотки каждого-параллельно управляйщей цепи соответствующего ведомого транзистора, а третьи обмотки через диоды подключены параллельно шинам питания.Недостаток устройства состоит в том, что при отпирании ведущего транзистора в цепи управления ведомого не появляется ток,необходимый для его отпиранияДля отпирания ведомого транзистора устройство управления должно сформировать короткий .начальный импульс и передать его"в базовую цепь соответствующего ведомого транзистора, одновременно запрещая отпирание другого ведомого транзистора бтим-" пульса помехиСледует отметить, чтО при отпирании ведущего транзистора " ведомый может открыться емкостным током коллекторного перехода" .Это вызывает дополнительные потери мощности. Кроме отмеченньве недостатков следует отметить следующее. Когда осущес" твляется перемагничивание серцечника трансформатора тока в ббратном направлении, протекает ток через третью обмотку трансформатора и источника питания. При этом в первичную обмотку трансформатора тока трансформируется . значительное напряжейие, вызывающее искажение формы напряжения на нагрузке. Кроме того, возврат энергии в ис;точник питания, происходящий на этомэтапе, вызывает дополнительные потерй мощности.Цель изобретения - упрощение устройства и улучшение формы кривой выходного напряжения.Это достигается тем, что в устройство для управления инвертором, выполненным по мостовой схеме с независимым управлением ведущих транзисторови зависимым управлением ведомых,.содержащее два трансформатора тока, вкоторых основные первичные обмотки.включены последовательно с нагрузкой.н диагональ моста, первые вторичныеобмотки - последовательно с входными цепями ведомых транзисторов, а вторые вторичные обмотки кЖкдого"трансФорматора тока соединены последовательно с диодами, введены две РС- цепочки, в каждый трансформатор токавведена дополнительная первичная об- Щ"мотка, при этом указанные дополнительные обмотки первого и второго трансФорматоров тока одним выводом черезсоответственно. первую и вторую ЙСцепочки подсоединены к выводу дляподключения источника питания, а другимвыводом - к выходным цепям первого и второго ведущи транзисторов,первые вторичные обмотки первого ивторого трансформаторов тока подключены между базой и эмнттером первого,и второго ведомых транзисторов, ацепь состоящая из соединенных последовательно диода и второй вторичной обмотки первого трансформатора токаподключена между базой и эмиттеромвтороговедомого транзистора, цепьиз соедйненных последовательно диодаи второй вторичной обмотки второготрансформатора тока подключена между базой и эмиттером первого ведомо Ого транзистора. Кроме того, основнаяпервичная обмотка каждого трансформаторатока выполнена двухсекционнойи электрод выходной цепи соответству"кЩегов"бдуй 1 его транзистора подключенк средней точке этой обмотки.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.В инверторе эмиттеоы Ведущих транзисторов 1 и " соединены с шиноГ питания 3, а коллекторы ведомых транзисторов. 4 и 5 соединены с шиной питания б,Устройство управления содержитдва трансформатора тока 7 и 8. ОсновнВюе первичные обмотки 9 и 10 этихтрансформаторов соединены последовательно друг с другом и .первичной обмоткой 11 силового трансформатора 12,Цепь из соединенных последовательноуказанных обмоток вкйочена в мосто-40вую схему, т.е. мекду коллекторамиведущих транзисторов 1 и. 2.Дополнительная первичная обмотка13 первого трансформатора тока 7 через .ЙС-цепочку 14 включена между 65коллектором ведущего транзистора 1и шиной питания 6. Дополнительнаяпервичная обмотка 15 второго трансформатора тока 8 через КС - цепочку 16 включена между коллектором ведущего транзистора 2 н шиной питания б.Первая вторичная обмотка 17 первого трансформатора тока 7 включенамежду базой и эмиттером первого ведомого транзистора 4, первая вторичнаяобмотка 18 второго трансформатора тока 8 - между базой И эмиттером второго ведомого транзистора 5.Цепь из соединенных последовательно второй вторичной обмотки 19 первого трансформатора тока 7 и диода 20подключена между базой и эмиттеромвторого ведомого транзистора 5, Цепьиз соединенных последовательно второй вторичной обмотки 21 второго трансформатора тока 8 и диода 22 подключена между базой и эмиттером первоговедомого транзистора 4.Между коллекторами ведущих тран;,эисторов 1 и 2 и шиной питания б подключены диоды 23 и 24. Между эмиттерами ведомых транзисторов 4 и 5 и шиной питания 3 включены диоды 25 и 26.Эмиттер ведомого транзистора 4 соединен с коллектором ведущего транзистора 1.Эмиттер ведомого транзистора 5соединен с коллектором ведущего транзистора 2,В варианте схемы связь между эмит.терами ведомых и ведущих транзисторовосуществляется через показанные начертеже пунктиром секции основныхпервичных обмоток трансформаторов тока 7 и 8.Принцип действия устройства управления состоит в следующем. Пусть в соткрытом состоянии находятся транзисторы 2 и 4, Тогда током обмотки 10трансформатор 8 устанавливается в состояние отрицательной намагниченности,конденсатор РС-цепочки 14 разряжается, а конденсатор РС- цепочки1 б заряжается.Запирание транзистора 2прерываетток в обмотке 10, При этом на обмотке 18 возникает ЭДС электромагнитнойиндукции; которая приводит к отпиранию ведомого транзистора 5. Процессотпирания происходит лавинообразно засчет обратной связи, осуществляемойобмоткой 1 5, и за счет энергии, накопленной в конденсаторе РС- цепочки 16, Поэтому в базу транзистора 5подается заряд, подготавливающий егок отпиранию. Если отпирание ведущеготранзистора 1 производится сразу жевслед за описанным процессом,.тооткрытое состояние ведомого транзистора 5 поддерживается протеканием тока через обмотку 10 трансформаторатока 8. При этом токи коллектора ибазы ведомого транзистора 5 установ 1 лены пропорциональными независимо атформула изобретения тока нагрузки, протекающего по последовательной цепи из обмоток 9, 11, 10Если отпирание ведущего транзистора 1 задержано по отношению к моменту разряда конденсатора КС-цепочки 16 через ведомый транзистор 5, то отпи рание транзистора 1 вызывает вновь отпирание ведомого транзистора 5 за счет тока заряда конденсатора кС-цепочки 14, протекающего через обмотку 13 и основной транзистор 1 и транс- формируемого в обмотку 19. Одновременно с этим обмоткой 17 задается ток в базу ведомого транзистора 4, и этим током предотвращается его самоотпира ние,связанное с протеканием емкостно з го тока коллекторного перехода.Тем самым предотвращаются потери в соединенных последовательно ведущем 1 и ведомом 4 транзисторах, вызванные явлением самоотпирания ведомого транзистора 4Чтобы токи утечки ведущих транзисторов не заряжали конденсаторы.ЙС-цепочек 14 и 1 6, выходные цепи ведомых транзисторов или конденсаторы шунтировали резисторами (на чертежене показаны).После отпирания транзистора 1 по соединенным последовательно обмоткам10, 11, 9 протекает ток источника питания, и этим током, трансформируемым из обмотки 10 в обмотку 18, тран- ЗО зистор 5 поддерживается в режиме насыщения.Кроме того, в баэовуй цепь транзистора 5 задается ток,трансформируемый из обмотки 9 в обмотку 19 При З 5этом на обмотках трансформатора 7действуют обратные напряжения и сердечник трансформатора перемагничивается в отрицательном направлении. таким образом, процесс установки сердеч-Щника используется для создания дополнительного отпирающего тока и уменьшения тем самым потерь в коллекторной цепи ведомого транзистора 5, Одновременно с этим обратное напряжение на 45 ,обмотке 17 поддерживает ведомый транзистор 4 в режиме отсечки.В обмотку 9 во время процесса установки сердечника трайсформатора 7 в состояние отрицательной намагничен Оности трансформируется незначительное напряжение,что предотвращает рассмотренное ранее явление искажения Формынаправления на нагрузке.Если обмотку 9 выполнить двухсекционной и в цепь между коллекторамитранзисторов 1 и 2 включить меньшуючасть витков этой обмотки, то потери,связанные с трансформацией напряженияв часть обмотки 9, через которую протекает обратный ток, устанавливающий 0состояние отрицательной намагниченности сердечника, дополнительно уменьшатся.Таким образом, изобретение даетвозможность уменьшить потери энергии 65 как за счет исключения паразитного самоотпирания ведомых транзисторов токами заряда емкости коллекторного перехода; так и за счет использования процессаобратного перемагничивания трансформаторов тока для увеличения базового тока, работающего в режиме насыщенияведомого транзистора.Кроме того, устройство управления упрощается, так как отпирание ведомого транзистора осуществляется автоматически при отпирании соответствующего ведущего транзистора,Искажение Формы выходного напряжения уменьшается, так как уменьшается напряжение, трансформированное в первичную обмотку трансформатора тока во время его перемагничивания в обратном направлении. 1. Устройство для управления инвертором, выполненным по мостовой схеме с независимым управлением ведущих транзисторов и зависимым управлением ведомых, содержащее два трансформатора тока, в которых основные первичные обмотки включены последовательно с нагрузкой в диагональ моста, первые вторичные обмотки - последовательно с входными цепями ведомых транзисторов,а вторые вторичные обмотки каждого трансфор" матора тока соединены последовательно с диодами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устроЯ- ства и улучшения Формы кривой .выходного, напряжения, оно снабжено двумя.1 С в цепочка, в каждый трансформа-. тор тока введена дополнительная первичная обмотка, при этом указанные дополнительные обмотки первого и второго трансформаторов тока одним выводом через соответственно первую и вторуо йС-цепочки подсоединены к выводу для подключения источника пита" ния, а другим выводом - к выходным цепям первого и второго ведущих транзисторов, первые вторичные обмотки первого и второго. трансформаторов тока подключенымежду базой и эмиттером первого и второго ведомых транзисторов, а цепь, состоящая из соединенных последовательно диода и второй вторичной обмотки первого трансформатора тока, подключена между базой и эмиттером второго ведомого транзистора, цепь из соединенных последовательно диода и второй вторичной обмотки второго трансформатора тока подключена между базой и эмиттером первого ведомого транзистора.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что основная первичная обмотка каждого трансформатора ока выполнена двухсекционной и электрод выходной цепи. соответствующего748791 1, Авторское свидетельство СССР 9 167533, кл . Н 03 Г,3/20, 1965,2. Авторское свидетельство СССР М 400962, кл, Н 02 М 7/48, 1974,Составитель В. КузнецовРедактор Е. ЯкбвчикТехред М, Петко . -Корректор км 58/47 Тираж 783ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретени 113035, Москва, Ж, Раушс з 42 ППП Патент, г. Ужгород ул, Проектная,Ф транзистора подключен к средней тоЧкеэтой обмотки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе омит и от ая н Подписноеа СССРытийд. 4/5