Способ и устройство управления транзисторным инвертором

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик907741(51) М, Кл. Н 02 М 7/537 Гесударстееннмй кемнтет Опубликовано 23.02.82. Бюллетень. 7Дата опубликования описания 28,02.82 ло делам нэебретеннй н етхрмтийФВолжское объединение по производству легковых автомобилей Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления транзисторным инвертором с регулируемой частотой выходного напряжения, например, в системах электропривода.Известен способ управления в транзисторном инверторе путем воздействия йа каждый силовой транзистор основным и дополнительным импульсами управления. При этом основной импульс воздействует на переход . база-эмиттер, а дополнительный на переход база - коллектор. Дополнительный импульс управления генерируется с опережением по фазе относительно основного и воздействует на переход база - коллектор только при насьпценном состоянии транзистора перед моментом его выключения, перед переключением фазы основного импульса управления,Данный способ реализован в схеме транзисторного инвертора, состоящего из задающего и дополнительного генераторов с трансформаторами управления на выходе, входного трансформатора и усилителя мощности на транзисторах. Задающий генератор через трансформатор управления подсоединен к переходам база - эмиттер силовых транзисторов, а дополнительный - через трансформатор и диоды - к переходам база - коллектор тех же транзисторов 1.Недостатком такого способа, как и устройства, реализующего его, является отсутствие возможности расширения допустимого диапазона изменения частоты выходного сигнала из-за сложности получения дополнительных управляющих импульсов 10 перед моментом переключения фазы основного сигнала управления. Для того, чтобы регулировать частоту выходного напряжения в таком инверторе необходимо выполнять задающий и дополнительный генераторы с 15регулируемыми и равными частотами и постоянным фазовым сдвигом между напряжениями этих генераторов, так как время воздействия дополнительного управляющего импульса выбирается в зависимости от инерционных свойств транзистора в области на сыщения и должно быть величиной постоянной.Кроме того, для обеспечения широкогодиапазона частотного регулирования выходного напряжения инвертора необходимо рас 9077415 10 5 считывать трансформаторы на минимальную частоту инвертирования, что приводит к увеличению габаритов трансформаторов, а следовательно, и инвертора.Известен также способ управления транзисторным инвертором.Согласно известному способу основной импульс управления генерируют, а дополнительный получают из усиленного, задержанного и измененного по фазе основного импульса, основной сигнал управления подают на переходы эмиттер - база пар транзисторов, а дополнительный - на переходы коллектор - база тех же транзисторов в насыщенном состоянии перед моментом их выключения.Транзисторный инвертор, реализующий этот способ, состоит из задающего генератора с трансформатором управления на выходе мостового усилителя мощности на транзисторах, дополнительного трансформатора и д 1)осселя насыщения. Вторичные обмотки трансформатора управления противофазно переключают транзисторы усилителя мощности. Прямоугольное напряжение с выхода усилителя моцности подается через дроссель насыщения на первичную обмотку дополнительного трансформатора. На вторичных обмотках дополнительного трансформатора, включенных противофазно, дополнительные управляющие импульсы существуют лишь в конце полупериода основного сигнала управления и поступают на переход коллекторбаза насыщенного транзистора перед моментом его выключения 12.Недостатком известного способа, как и устройства, реализующего его, является отсутствие возможности расширения диапазона изменения частоты выходного напряжения, так как при изменении частоты основного импульса управления длительность дополнительных управляющих импульсов изменяется. При повышении частоты длительность дополнительных управляющих импульсов уменьшается и транзисторы усилителя мощности не успевают выходить из режима глубокого насыщения, что снижает надежность работы инвертора, увеличивает время его переключения и динамические потери. При понижении частоты основного сигнала управления длительность дополнительных управляющих импульсов увеличится, что приводит к увеличению статических потерь в инверторе.Таким образом, в инверторе расширение диапазона регулирования частоты выходного сигнала приведет к резкому ухудшению энергетических характеристик инвертора.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты выходного напряжения инвертора.Поставленная цель достигается способом, при котором формируют основные и дополнительные импульсы управления и по 20 25 ЗО 35 40 45 55 дают их соответственно на переходы эмиттер - база и коллектор - база силовых транзисторов инвертора так, чтобы запирающий фронт дополнительного импульса опережал запирающий фронт основного импульса на заданное время опережения, дополнительные импульсы управления формируют длительностью, равной указанному времени опереженения, и подают их одновременно на все транзисторы.Кроме того, в устройстве управления транзисторным инвертором, содержащем блок формирования основных импульсов и блок формирования дополнительных импульсов с выходным трансформатором, каждая вторичная обмотка которого включена через диод между коллектором и базой соответствующего силового транзистора инвертора с одинаковой. для всех транзисторов полярностью,На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства управления транзисторным инвертором; на фиг. 2 - графики напряжений на участках схемы предложенного устройства.Инвертор содержит мостовой усилитель мощности на силовых транзисторах 1 - 6, обратные диоды 7 - 12, трансформатор 13 с первичной и вторичной обмотками, причем последние включены синфазно и соединены каждая через дополнительные диоды 14 - 19 соответственно с переходами база - коллектор силовых транзисторов, блок 20 формирования основных управляющих импульсов и блок 21 формирования дополнительных управляющих импульсов, согласующие устройства 22 - 27.В общем случае инвертор может быть выполнен с числом фаз большим и меньшимИнвертор работает следующим образом.Основные управляющие импульсы поступают с выхода блока 20 через согласующие устройства 22 - 27 на переходы база - эмиттер силовых транзисторов 1 - 6. Система управляющих (основных и дополнительных) сигналов управления транзисторами пред а на фиг. 2, где основные управляющие напряжения база - эмиттер шести силовых транзисторов обозначены соответственно ИВЕ 1 - ИВЕ 6, дополнительные управляющие импульсы - ИДОП, напряжения коллектор - эмиттер шести силовых транзисторов обозначены соответственно ИСЕ 1 - ИСЕ 6 (по форме которых можно судить о состояниипроводимости любого из транзисторов в тот или иной момент времени 1) .Блок 21 вырабатывает дополнительные управляющие импульсы перед моментом выключения любого из силовых транзисторов 1 - 6. Дополнительные управляющие импульсы поступают на первичную обмотку трансформатора 13. Каждый дополнительный управляющий импульс появляется на907741 Формула изобретения фиг всех вторичных обмотках трансформатора 13 одновременно и синфазно, но воздействует через дополнительные диоды 14 - 19 лишь на силовые транзисторы, находящиеся в состоянии насыщения, переводя их в заранее выбранный режим на границу между областью насыщения и активной областью, либо в состояние слабого насыщения.При поступлении на переход база - эмиттер силового транзистора, подвергшегося воздействию дополнительного управляющего импульса, запирающего основного импульса, транзистор переходит в область отсечки, например транзистор 4 в момент времени 1, (фиг. 2). Если же запираюший основной импульс не поступает на силовой транзистор, подвергшийся воздействию дополнительного управляющего импульса, транзистор возвращается в состояние глубокого насыщения, например транзистор 1 в момент времени 1, (фиг. 2), На силовые транзисторы, находящиеся под воздействием основных управляющих импульсов в области отсечки, дополнительные управляющие импульсы не воздействуют, так как дополнительные диоды, соединенные с этими транзисторами, заперты обратным напряжением. При регулировании частоты следования основных управляющих импульсов дополнительные управляющие импульсы поступают всегда перед моментом выключения любого из силовых транзисторов. Таким образом предлагаемый инвертор повышает надежность работы и снижает динамические потери. 1. Способ управления транзисторныминвертором, при котором формируют основные и дополнительные импульсы управления и подают их соответственно на переходы эмиттер - база и коллектор - база словых транзисторов инвертора так, чтобь;запирающий фронт дополнительного импуль.са опережал запирающий фронт основногоимпульса на заданное время опереженияотличающийся тем, что, с целью расширениядиапазона регулирования частоты выходного напряжения инверторз, дополнительныеимпульсы управления формируют длительностью, равной указанному времени опере 15 жения, и подают их одновременно на всетранзисторы.2. Устройство управления транзисторным инвертором, реализующее способ пои. 1 и содержащее блок формирования ос 20новных импульсов и блок формированиядополнительных импульсов с выходнымтрансформатором, каждая вторичная обмотка которого включена через диод междуколлектором и базой соответствуюшего силового транзистора инвертора, отличающее 25 ся тем, что полярность включения всех указанных вторичных обмоток одинакова.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРХо 584418, кл. Н 02 М 7/537, 1977.З 0 2. Проблемы преобразовательной техники. Киев, Институт электродинамикиАН Украинской ССР; 1979, ч. 1, с. 97,рис. 3, 4.907741 УВЕ 1 УВЕЯ УВЕЯ АВЕН УВЕУ УВЕ ьЕ ис йЕВ Составитель В. МоиТехред А. Бойкасираж 719рственно го комитетаобретений и открыт- 35, Раушская набг. Ужгород, ул. П ма н Редактор Н. ДжугЗаказ 612/67ВНИ И ПИ Госудапо делам и13035, Москва, Жфилиал ППП сПатент оопУСЕ Корректор У. ППодписноеСССРйд. 4/5роектная, 4