Инвертор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 955463(22) Заявлено 25. 03, 81 (21) 3264630/24-07с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 300882. Бюллетень Ио 32Дата опубликования описания 300882 И 1 М. Кл.з Н 02 М .7/537 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.Д.Гулый и И.Е,Артеменко Киевский ордена Ленина политехнический институтим.50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54). ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования входного напряжения постоянного тока в напряжение; переменного тока заданной частоты и амплитуды.По основному .авт.св. М 741398 известно устройство, содержащее блок управления с трансформаторным выходом, соединенный с управляющим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратно включенным диодом, причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод, причем каждая пара соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительным двух- обмоточным насыщающимся трансформатором, а каждая из этих обмоток включена последовательно с вспомогательным диодом, причем,к одноименным электродам вспомогательных диодов этой пары подключены разноименные концы этих обмоток 1 .Недостатком известного ннвертора являются ограниченные функцио- в нальные возможности вследствие того, что время перемагничивания трансформаторов насыщения, входящих в цепь нелинейной обратной связи, остается постоянныМ в процессе работы инвертора. Время перемагничивания определяется параметрами базовой цепи и параметрами самого трансформатора, 1 О остающимися постоянными в процессеэксплуатации. Поэтому длительность управляющих сигналов, подаваемых в базовые цепи силовых транзисторов, должна быть также .постоянной. Регулирование величины выходного напряжения в этом случае возможнО только за счет изменения фазового сдвига между управляющими сигналами стоек мостового инвертора. Однако часто, в силу ряда преимуществ, целесообразным является управление силовыми транзисторами при помощи базовых сигналов, модулированных по длительности; Такой принцип управления является предпочтительным в силу того, 25 что позволяет испольэовать в системе управления однотактные предварительные усилители мощности, что упрощает схему управления инвертора.Кроме того, использование однотакт ных развязывающих усилителей мощ з 955463ности позволяет проще и надежнее реализовать защиту инвертора от перегузок. Заметим, что полумостовые регулируемые инверторы, обладающие рядом преимуществ перед мостовыми, управляются, как правило, импульсами, модулированными по длительности. Известный же инвертор построить по схеме полумостового типа не пред- ставляется возможным.Цель изобретения - расширение его Функциональных возможностей, упрощение системы чпоавле ия.Поставленная цель достигается тем, что в инверторе каждый насыщаю. щий,я трансформатор содержит дополнительную обмотку, включенную через ограничивающий резистор параллельно первичной обмотке выходного трансФорматора.На Фиг.1 приведена принципиальная схема инвертора, на фиг2 временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы.Инвертор содержит ключевые транзисторы 1-4, выходной трансформатор 5, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка 6. Импульсы управления снимаются с вторичных обмоток согласующих трансформаторов 7 и 8, входящих в оконечный каскад блока управления, и через последовательно соединенные ограничивающие резисторы 9-12 и базовые диоды 13-16 поступают в базовые цепи силовых транзисторов инвертрра. К коллекторам каждого транзистора подключены диоды 17-20, которые совместно с базовыми диодами и одной из обмоток насыщающихся трансформаторов 21 и 22 образуют цепи нелинейной обратной связи по току. Насыщающиеся транс- форматоры 21 и 22 выполнены на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса и имеют по две одинаковых обмотки. Кроме того, насыщающиеся трансформаторы 21 и 22 имеют дополнительные обмотки 23 и 24 каждая иэ которых через ограничивающий резистор 25(26) подключена параллельно первичной обмотке выходного трансФорматора инвертора.Так как транзисторы каждой диагонали переключаются синхронно; а процессы, происходящие при переключении транзисторов разных диагоналей, идентичны, для объяснения принципа работы рассмотрим переключение одной пары транзисторов, например транзисторов 1 и 4. Предположим, что в момент времени(фиг.2 п ) сердечники трансформаторов 21 и 22 находятся в состоянии насыщения, например отрицательного, с индукцией насыщения В. В момент й, на обмотках согласующих трансформаторов 7 и 8 появляются6065 Начиная с момента йэ отпираются транзисторы 3 и 2 и процессы протекают по аналогии с описанными выше. Пусть напряжение питания инвертора Еп изменилось, например, в сторону увеличения (на фиг.2 г показано пунктиром). При этом благодаря действию блока управления, обеспечивающего стабилизацию среднего значения выходуправляющие напряжения с полярностью,которая является отпирающей для транзисторов 1 и 4 и запирающей для транзисторов 2 и 3.С момента Ср сердечники трансфор маторов 21 и 22 начинают перемагничиваться под воздействием напряжений, прикладываемых к обмоткам М идополнительным обмоткам 23 и 24. Наинтервале перемагничивания индуктив- О ное сопротивление обмоток М великои в цепях диодов 17 и 20 протекаетлишь ток намагничивания, имеющий весьма малую величину. При этом цепинелинейной обратной связи по току 5,оказываются разомкнутыми, базовыетоки транзисторов 1 и 4 равны 1(Фиг.2 а) и транзисторы 1 и 4 находятся в состоянии насыщения, При этомнапряжение между эмиттером и коллектором Равно Цкзс(фиг.2 Ь) . Параметрынасыщающихся трансформатором, а также сопротивление резисторов 25 и 26выбраны так, что время перемагничивания сердечников из состояния -Вв состояние +ВЭ несколько меньшедлительности отпирающего импульса. Вмомент времени й сердечники насыщаются (для упрощения считаем, чтопараметры трансформаторов единтичны).Индуктивное сопротивление обмоток 1резко уменьшается, диоды 17,20 отпираются и начинают действовать цепинелинейной обратной связи. В результате их действия базовые токи транзисторов 1 и 4 уменьшаются до вели чины 1(фиг.2 а) предполагается, чтопараметры транзисторов 1 и 4 идентичны, и транзисторы 1 и 4 оказываютсяна границе насыщения. Напряжение Пэкпри этом несколько возрастает до 40 величины ц,(фиг,2 ) . Благодаря действию цепей нелинейной обратной связи по току базовые токи транзисторов1 и 4 в интервале г -С поддерживаются на таком уровне, при котором тран зисторы находятся на границе области насыщения и активной области.Припоявлении в момент С 2 запирающих сиг"налов транзисторы 1 и 4 форсированно запираются. При этом иэ процесса 50запирания исключено время рассасывания неосновных носителей. На Интервале С-й все транзисторы инвертора заперты и к первичной обмоткетрансформатора 5 прикладывается нулевое напряжение (пауза в выходномнапряжении, фиг.2 г).ного напряжения, длительность импульсов управления уменьшилась (фиг.2 о,6,показаио пунктиром).Так как к обмоткам подмагничивания 23 и 24 прикладывается возросшее по .величине напряжение, насышение сердечников трансформаторов 21 и 22 происходит раньше в момент 1 .Таким образом, несмотря на изменение длительности управляющих импульсов, вызванное изменением входного напряжения инвертора, и другимивозмущающими факторами, например, изменением тока нагрузки, проводящие транзисторы будут большую часть времени находиться в состоянии насыщения и только непосредственно перед запиранием выводятся иэ состояния насыщения. Благодаря этому удается получить высокий КПД и малое время переключения силовых транзисторов. Введение дополнительных обмоток позволяет расширить функциональные возможности инвертора и использовать другой алгоритм управления. В частности, .в данном устройстве можно заменить одну стойку емкостным делителем и получить регулируемый полумос-товой транзисторный инвертор, имеющий ряд преимуществ по сравнению смостовым, например, отсутствие подмагничивающих ампер-витков в силовом трансформаторе со стороны егопервичной обмотки. Использованиедругого алгоритма управления позволяет упростить сХему блока управления.10формула изобретенияИнвертор по автсв. 9 741398,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 15 с целью расширения функциональныхвозможностей и упрощения блока управления, кажпый насыщающийся трансфор.матор содержит дополнительную обмотку, включенную через ограничивающий 20 резистор параллельно первичной обмотке выходного трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 741398, кл. Н 02 М 7/537, 1978.955463 Составитель Т.Ершовадактор Е.Папп Техред Т;Хаточка Корректор С,Шекмар дписнСССР т", г.ужгород, ул. ктная,лиал ППП 6470/74 Тираж 72ВНИИПИ ГосуДарствпо делам изобре113035, Москва, Жного комитет ний и открыт Раушская на