Инвертор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналнстическмхРеспублик и 970598(22) Заявлено 04,12,80 (21) 3215444/24-07с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 30.1082, Бюллетень Мо 40Дата опубликования описания 301082 1 ИМ. Кл. з Н 02 И 3/335 Госупарствеииый комитет СССР по ледам изобретений и открытий(088. 8) аучно-исследовательский институт управляющи вычислительных машин(54) ИНВЕРТО ащий о Изобретение относится к электротехнике и может использоваться во вторичных источниках питания для радиоаппаратуры. Известен преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, обеспечивающий коррекцию асимметрии и контроль тока, содержащий каскад широтно-импульсной модуляции, обеспечивающий поддержание выходного постоянного напряжения на заданном уровне, а также каскад контроля симметрии выходного сигнала, состоящий из трансформатора, включенного в общую выходную цепь, для съема с его отводов сигналов, пропорциональных токам в обоих полупериодах, и цепь, реагирующую на сигнал большей амплитуды, когда первый и второй контрольные сигналы отличаются, с целью генерирования сигнала, регулирующего симметрию. Этот сигнал объединяется с сигналами широтно-импульсного модулятора с целью генерирования вто- рого сигнала, регулирующего симметрию. Сигналы управляют работой ключевых элементов, включенных в цепях обмоток выходного трансформатора, ,с целью изменения времени их включенного состояния в рравлениях.Известен двухтактный инвертор с выходным трансформатором, содерж компенсационную систему симметрир вания длительности полупериодов, состоящую из датчика несимметрии на магнитодиоде, расположенном в зазоре магнитопровода выходного трансформатора, интегрирующей и усилительной цепочек и управляемого муль тивибратора ( 2.Наиболее близок к предлагаемому преобразователь напряжения на транзисторах и управляемых от индивидуальных трансформаторов тока, включенных в цепи положительной обратной связи, выводы первичной обмотки выходного трансформатора объединены с зажимом одной полярности источника постоянного тока через первый и второй силовые транзисторы, зажим другой Полярности данного источника подключен к отводу от средней точки первичной обмотки трансформатора, генератор управляющих сигналов вырабатывает. первую и вторую госледовательности импульсов, которые подводятся к первому и второму силовым транзисторам с целью попеременногоотпирания и запирания последних.Эти последовательности импульсов вырабатываются в результате совместного деиствия широтно-импульсного модулятора, обеспечивающего скважностьимпульсов, необходимую для поддержания выходного напряжения на заданномуровне, и компенсационной системысимметрирования, контролируюцей посредством трансформаторов тока намагничивающие токи в полуобмотках пер Овичной обмотки трансформатора и реагирующей на их разность (3 ).В результате длительность импульсов первой и второй последовательностей таковы, что длительности импульсов тока на выходе силовых транзисторов практически равны. Этим исключается подмагничивание трансформаторапостоянным током.Устройства ( 2) и (3 ) соцержаткомпенсационные системы симметрирования, основанные на регулироьаниискважности работы силовых ключевыхэлементов в зависимости от разностизначений токов намагничивания, протекающих в плечах инвертора (для устройств (1) и 3 или от величинысредней составляющей магнитного потока в сердечнике трансформатора(для устройства ( 2,Недостатком известных устройств ЗОявляется значительная сложность и,как следствие, низкая надежностькомпенсационных систем симметрирования. Кроме того, введение, в контур регулирования интегрирующих 35звеньев, принципиально необходимыхпри компенсационных способах симметрирования, ухудшает симметрирование в различных переходных процес"ах. 40 Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения схемы узла симметрирования.Указанная цель достигается тем, 45 что в инверторе, содержащем выходной трансформатор и силовые транзисторы, в силовые цепи которых включены трансформаторы тока, связанные с управляющими переходами этих же транзисторов, и трансформаторный датчик тока перегрузки, связанный с узлом симметрирования длительности полупериодов, причем управляюцие обмотки трансформаторов тока связаны с дополнительым источником питания через ограниительные резисторы и силовые цепи управляющих транзисторов, управляющие электроды которых связаны с блоком управления, подключенным, в свою очередь, к узлу симметрированин, а .60 силовые цепи этих транзисторов с соединенными с ними управляющими обмотками трансформаторов тока зашунтиро" ваны диодами, при этом выходныеэлектроды преобразователя через вы ходной трансформатор связаны с выходными выводами устройства.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора в полумостовом варианте (нагрузка включена через выпрямитель и фильтр).Предлагаемый инвертор содержит усилитель 1 мощности с силовыми транзисторами 2 и 3, управляемыми с помощью трансформаторов 4 и 5 тока, Управляющие обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 тока соответственно подключены через ограничительные резисторы 8 и 9 и управляющие транзисторы 10 и 11 к дополнительному источнику 12 питанияКаждый из диодов 1 3 и 14 шунтирует последовательно соединенные управляющую обмотку трансформатора тока и управляющий транзистор. Базы управляющих транзисторов 10 и 11 подключены к выходам А и Б блока 15 управления, вход которого соединен с выходом датчика 16 тока перегрузки, соединенного через регулируемый делитель напряжения на резисторах 17 и 18 с входом усилителя с глубокой отрицательной обратной связью по току на транзисторе 19 с эмиттерным резистором 20, выход которого шунтирует переход эмиттер-кол лектор одного из управляющих транзисторов, 10 или 11. К выходу усилителя 1 мощности подключена первичная обмотка выходного трансформатора 21, вторичная обмотка которого. может быть соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямитель 22 и фильтр 23. Датчик 16 тока перегрузки может быть выполнен на базе двух трансформаторов, тока, первичные обмотки которых включены в коллекторные цепи соответствуюцих транзисторов усилителя 1 мощности, а вторичные обмотки шунтированы резисторами и объединены через диоды.Принцип работы узла симметрирования основан на регулировании в сторону уменьшения коэффициента насыщения транзистора усилителя мощности с большой длительностью времени рассасывания. При этом выход усилителя с глубокой отрицательной обратной связью (ГООС), составляющего узел симметрирования, подключается параллельно переходу эмиттер-коллектор управляющего транзистора, в коллекторной цепи которого включена обмотка трансформатора тока, управляющего работой силового транзистора с боль - шой длительностью времени рассасывания.Инвертор работает следующим образом.Пусть время рассасывания силового транзистора 3 больше, чем у силового транзистора 2, и поэтому выход усилителя с ГООС, состоящегоиз транзистора 19 и эмиттерного резистора 20, шунтирует переход змиттер-коллектор управляющего транзистора 11. Сигналами блока 15 управления с выходов А и Б управляющий транзистор 10 закрыт, а 11 открыт. При этом н усилителе 1 мощности силовой транзистор 2 открыт, а 3 закрыт. Если пренебречь намагничивающим током, то ураннение ампервитков тран. сформатора 4 тока имеет видб 1 Ъ фБгде, - коллекторный и базовыйсоки силового транзистора 2;- число витков базовой иколлекторной обмоток трансформаторов 4 и 5 тока,В данном случае весь ток коллекторной обмотки трансформатора 4 тока трансформируется в его базовую обмотку. Транзистор 19 усилителя с ГООС обесточен, поскольку выход усилителя шунтирован открытым управляющим транзистором 11.При изменении уровня выходных сигналов блока 15 управления упранляющий транзистор 10 открывается, а 11 закрывается, В результате закрывается силовои транзистор 2 и открывается силовой транзистор 3. Без учета намагничивающего тока уравнение ампер- витков трансформатора 5 тока принимает видуК Б ьК к Бс Мигде 1, - коллекторный и базовыйК Бтоки силового транзистора 3;- коллекторный ток транзисстора 19 узла симметрирования;- число витков управляющейуобмотки трансформатора5 или 4 тока,Следовательно, не весь ток коллекторнои обмотки трансформатора 5 токатрансформируется в базовую цепь силового транзистора 3. Часть его ответвляется через управляющую обмотку7 трансформатора 5 тока в коллекторную цепь транзистора 19 узла симметрирования. Из-за ГООС, обусловленнойвыбором соответствующего сопротивления резистора 20, величина ответвляемого тока 1 определяется входнымсигналом усилителя на транзисторе 19,задаваемым регулируемым делителемна резисторах 17 и 18, подключеннымк выходу датчика тока перегрузки.Регулировкой сопротивления переменного резистора 18 устанавливается величина ответвляемого тока, обеспечивающего такои коэффициент насыщениясилового транзистора 3, чтобы длительности полупериодов усилителя мощности были одинаковыми для симметричного (без одностороннего насыщения)режима работы выходного трансформатора 21, Первоначальная установка тока 1 с производится при максимальномтоке нагрузки инвертора, При уменьшении тока нагрузки величина тока 1пропорциональна: току нагрузки. Врезультате симметрия полупериодовинвертора не нарушается при работе вО широких пределах изменения его токоннагрузки.Размещением силовых транзисторов2 и 3 усилителя мощности на общем охлаждающем радиаторе достигается ми 15 нимальное рассимметрирование при работе в диапазоне температур окружающей среды. Выходной трансформатор 21рассчитывается на минимальную ассимметрию полупериодов переменного напряжения инвертора.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повыситьнадежность инвертора, силовые транзисторы которого управляются от индивидуальных трансформаторов тока,путем упрощения схемы узла симметрирования,Формула изобретения Инвертор, содержащий выходнойтрансформатор и силовые транзисторыв силовые цепи которых включены трансформаторы тока, связанные с управляющими переходами этих транзисторов,и трансформаторный датчик тока перегрузки, связанный с узлом симметрирования длительности полупериодов,причем управляющие обмотки трансформаторов тока связаны с дополнительным источником питания через ограни 40 чительные резисторы и силовые, цепиуправляющих транзисторов, управляющие электроды которых связаны с блоком управления, подключенным, в своюочередь, к узлу симметрирования, а45 силовые цепи этих транзисторон с соединенными с ними управляющими обмотками трансформаторов тока зашунтированы диодами, о т л и ч а ю щ и ися тем, что, с целью повышения надежности, в качестве узла симметрирования использован транзисторный усилитель с глубокой отрицательной обратной связью по току, вход которого через регулируемый делитель напряжениясоединен с выходом трансформаторногодатчика тока перегрузки, а выход шун=тирует силовой переход одного из управляющих транзисторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3859583,кл. 321-2, 1975.2. Авторское свидетельство СССРР 551782, кл. Н 02 М 3/335, 1975.3. Патент С 1 А М 3657631,65 кл. 321-2, 1972.Тираж 721сударственногом изобретений иосква, Ы, Ра 1 одпимитета СССРткрытийская наб д.