Регулятор электрической мощности инвертора

О ПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ри 991566 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 260781 (21) 3319957/24-07 с присоединением заявки Йо 1 М Кп 3Н 02 М 7/537 Н 02 Р 13/18 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ ИНВЕРТОРА тока 1. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в мостовых и полумостовых преобразователях напряжения и усилителях мощности. Известен регулятор электрической мощности инвертора в полумостовом преобразователе напряжения, содержащий два последовательно соединенных регулирующих транзистора, управляющие входы которых подключены к выходным обмоткам трансформатора тока, первичная обмотка которого включена между точкой соединения регулирующих транзисторов и трансформатора напряжения, допрлнительная обмотка которого соединена с дополнительной обмоткой трансформатора Недостатком этого регулятора является низкий КПД, низкие массо-габаритные показатели, обусловленные тем, что иэ-эа пассивного запирания регулирующих транзисторов, они имеют плохие фронты выключения и большое время рассасывания, что приводит к ухудшению КПД за счет роста потерь мощности во время выключения и, следовательно, к ограничению частоты работы преобразователя, ухудшениюмассо-габаритных показателей. Наиболее близкий к изобретениюпо технической сущности регуляторэлектрической мощности инверторасодержит два последовательно соединенных регулирующих элемента, вклю ченные между входными выводами, выходной вывод для подключения нагрузки, два трансформатора управления,каждый иэ которых снабжен включающей,выключающей,перемагничивающей и выходной обмотками, два включающих и два вы-ключающих транзистора, два диода,причем выходные обмотки трансформа"торов управления подключены к управляющим входам соответствующих регу лирующих элементов, включакицие и выключакщие обмотки каждого трансформатора управления включены последовательно, крайние выводы включающихобмоток трансформаторов управленияподсоединены к коллекторам соответ"ствующих включающих транзисторов,эмиттеры которых соединены с эмиттерами выключающих транзисторов и соединены с общей шиной управления,а базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствую 991566щими командными выходами блока управления2 .Недостатком инвертора являетсянизкий КПД и низкие массогабаритные показатели, обусловленные пассивным запиранием регулируюцих элементов, плохими фронтами выключения, что приводит к росту мощности потерь на выключение и ограничению частоты работы .регулятора.10Цель изобретения - повышение КПДс одновременным уменьшением массыи объема, путем повышения частоты переключения регулирующих элементов.Поставленная цель достигается тем,15 что в регулятор электрической моцности инвертора,содержащий два последовательно соединенных регулирующих элемента, включенные между входными выводами, выходной вывод для подключения нагрузки, два трансформатора управления, каждый из которых снабжен включающей, выключающей перемагничивающей и выходной обмотками, два включающих и два выключающих транзистора, два диода, причем выходные обмотки трансформаторов управления подключены к управляющим входам соответствующих, регулирующих элементов, включающая и выключающая. обмотки каждого трансформатора уп- ЗО равления включены последовательно, крайние выводы включающих обмоток трансформаторов управления подсое- динены к .коллекторам соответствующих включающих транзисторов, эмиттеры 35 которых соединены с эмиттерами выключающих транзисторов и с общим выводом управления, а базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствующими команд ными выходами блока управления, введены датчик тока, входом включенный между выходным выводом для подключения нагрузки и точкой соединения регулирующих элементов, а выходом 45 между шиной управления и точкой соединения включающих и выключающих обмоток трансформаторов управления, крайние выводы выключающих обмоток чере,з соответствующие диоды подключены к коллекторам соответствующихвыключающих транзисторо , перемагничивающие обмотки трансформаторов управления подключены к соответству-. ющим дополнительным выходам блока управления, кроме того, датчик тока выполнен на трансформаторе тока, первичная и вторичная обмотки которого подключены соответственно к входу и выходу, а блок управления содержит узел формирования команд, 60 .узел ограничения тока и датчик включенного-выключенного состояния регулирующих элементов, первый выход которого соединен с входом узла формирования команд, второй выход под ключен к входу узла ограничения тока, выходы которого соединены с дополнительным выходами блока управления, а соответствующие выхода узла формирования команд подключены к командным выходам блока угравления и общей шине управления, а датчик включенного-выключенного состояния регулирующих элементов выполнен на трансформаторе напряжения, первый вывод входной обмотки которого подключен к выходной клемме для подключения нагрузки, а второй вывод связан с выводами питания, .первая выходная обмотка подключена к первому выходу упомянутого датчика, а вторая выходная обмотка подсоединена ко второму выходу упомянутого датчика.функциональная схема устройства приведена на чертеже.Регулятор электрической мощности инвертора содержит два последовательно соединенных регулирующих элемента 1 и 2, включенные между входными выводами питания, два трансформатора 3, 4, управления, выходные обмотки 5 и б каждого из которых соединены с управляющими входами регулирующих элементов 1.и 2, включающие 7, 8 и выключающие 9 и 10 обмотки трансформаторов управления 3 и 4 соединены последовательно, крайние вывоцы включающих обмоток 7 и 8 подключены к коллекторам включающих транзисторов 11 и 12, а крайние концы выключающих обмоток 9 и 10 через диоды 13 и 14 подключены к коллекторам выключающих транзисторов 15 и 16, базы транзисторов 11, 12, 15 и 16 подключены к командным выходам блока 17 управления, датчик 18 тока включен между точкой соецинения регулирующих элементов 1, 2 и выходной клеммой 19, а выходными выводами подключен к эмиттерам транзисторов 11, 12, 15, 16 и точками соединения обмоток 7, 9 и 8, 10, Перемагничивающие обмотки 20 и 21 трансформаторов управления 3 и 4 соединены с выходами узла 22 ограничения тока, вход. которого подключен к первому выходу датчика 23 состояния регулирующих транзисторов 1 и 2, второй выход которого подключен к входу узла 24 Формирования команд, командные выходы которого соединены с базами транзисторов 11, 12, 15, 16 и общей шиной управления. Устройство работает следуюцим образом.Предположим, что открыты соответственно транзисторы 12, 2 и 15. Ток нагрузки, протекаюций через датчик 18 тока, трансформируется с заданным коэффициентом передачи и выходнуюобмотку трансформатора 18 тока и протекает через открытый транзистор12 и включающую обмотку 8 трансфор 1матора 4 управления, полярность напряжения на обмотках 6 и 8 такова,что по выходной обмотке 6 протекаетнасыщающий ток базы транзистора 2,равный пересчитанному току коллектора. Заданная глубина насыщенияопределяется коэффициентами трансформации датчика 18 тока и соотношением числа витков обмоток 6 и 8трансформатора 4 управления. С первого выхода датчика 23 состояниячерез угол 22 ограничения тока по-,ступает напряжения на перемагничивающие обмотки,20 и 21 трансформаторов управления 3 и 4. Причем привыбранном направлении протеканиятока нагрузки на обмотке 20 и 21 приходят сигналы в полярностях, соответствующих открытому состояниютранзистора 2 и закрытому - транзистора 1. Напряжение, приложенное кобмотке 20 размагничивает сердечниктрансформатора управления 3 и создает запирающее напряжение на выходной обмотке 5 подключенной к базетранзистора 1, а полярность напряжения, наведенная в обмотке 9 закрывает диод 13 через открытый транзистор 15, который препятствует протеканию тока через обмотку 8 или выходную обмотку датчика 18 тока. Напряжение, приложенное к обмотке 21через ограничитель тока 22, выбирается из учета работоспособности регулятора на холостом ходу, когда отсутствует передача тока в базы тран.зисторов 1 и 2 от датчика 18 тока,Напряжение на втором выходе датчика 23 состояния приложено к входуузла формирования команд, в полярности, удерживающей транзисторы 11 и16 в закрытом состоянии. При сменеполярности на командных выходах блока 17 управления закрываются транзисторы 12 и 15, открывается выключающий транзистор 16, а включающийтранзистор 11 будет закрытым отвторого выхода датчика. 23 состояниядо смены полярности или до полногозакрытия транзистора 2. Когда транзистор 12 закрывается, а транзистор16 открывается, пересчитанный токнагрузки с выхода датчика 18 токаначинает протекать по обмотке 10.через диод 14 и открытый транзистор16. Фазировка обмотки 10 такова,что пересчитанный в выходную обмотку 6 базовый ток транзистора 2 начинает протекать в обратную сторону,форсирование рассасывая базо-эмиттерный переход транзистора 2. Коэф"фициент трансформации обмоток 6и 10 выбирается из условия заданнойкратности рассасывающего тока поотношению к насыщающему и может превышать его в несколько раз. В реэультате этого транзистор 2 выключаетсяс минимальным временем рассасыванияи крутым фронтом выключения. Послевыключения транзистора 2 меняется 5полярность напряжений на выходе датчика 23 состояния на противоположную, тем саьым снимаются запрещающийсигнал на включение транзистора 11.Изменяется также полярность напряжения на обмотках 20 и 21 перемагни чивания. В трансформаторе 3 управления напряжение на выходной обмот-,ке 5 создает начальный ток включениятранзистора 1, который в дальнейшемчерез датчик 18 тока и управляющий 15 трансформатор 3 устанавливается пропорциональным току нагрузки. Дальнейшая работа регулятора протекаетаналогично описанному .выше.Предложенное техническое решениевыгодно отличается от известных наличием цепей формированного и контролируемого тока рассасывания регулирующих элементов регулятора мощности, что позволяет повысить частоту переключения регулирующих элементов, уменьшить массу и объем электромагнитных элементов.30формула изобретения1. Регулятор электрической мощности инвертора, содержащий два последовательно соединенных регули рующих элемента, включенных междувходными выводами, выходной выводдля подключения нагрузки, два трансформатора управления, каждый изкоторых снабжен включающей, выклю чающей,перемагничивающей и выходнойобмотками, два включающих и два выключающих транзистора, два диода,причем выходные обмотки трансформаторов .управления подключены к управ ляющим входам соответствующих регулирующих элементов, включающая и .выключающая обмотка каждого трансформатора управления включены последовательно, крайние выводы включаю 0 щих обмоток трансформаторов управления подсоединены к коллекторам со-,ответствующих включающих транзистаров, эмиттеры которых соединены сэмиттерами выключающих транзисторови с общим выводом управления, абазы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствующими командными выходами блока управления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения КПД с 60 одновременным уменьшением массы иобъема путем повышения частоты переключения регулирующих элементов,введены датчик тока,.входом вклю"ченный между выходным выводом для 65 .подключения нагрузки и точкой сое991566 каз 160/74 Тираж 685 Подпис НИИПИ ППП "Патентф, г,ужгород,ул,Проектн динения регулирующих элементов, авыходом соединенный между общей шиной управления и точкой соединениявключающих и выключающих обмотоктрансформаторов управления, крайниевыводы выключающих обмоток черезсоответствующие диоды подключены кколлекторам выключающих транзисторовперемагничивающие обмотки трансформаторов управления подключены к соответствующим дополнительным выходамблока управления.с2. Регулятор .по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упомянутый блок управления содержит узелформирования команд, узел ограничения тока и датчик включенного-выключенного состояния регулирующихэлементов, первый выход которогосоединен с выходом узла формированиякоманд, второй выход подключен квходу узла ограничения тока, выходыкоторого соединены с дополнительнымивыходами блока управления, а соответствующие выходы узла формирования команд подключены к командным выходам блока управления и общей шинеуправления.3. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем,.что датчик 5включенного-выключенного состояниярегулирующих элементов блока управления выполнен на трансформаторенапряжения, первый .вывод входной обмотки которого подключен к выходнойклемме для подключения нагрузки, 10 а второй вывод связан с выводами питания, первая выходная обмотка подключена к первому выходу упомянутогодатчика, а вторая выходная обмоткаподсоединена к второму выходу дат .чика. Источники информациипринятые во внимание при экспертизе 1. .Патент США Р 4031454, кл. Н 02 М 3/335, 1977.2. Проблемы преобразовательной техники "Всесоюзная. научно-техническая конференция, сб. Киев, 1979, т. 3, с. 160-163, р. 2.