Инвертор

(54) ИНВЕРТОР (57) Изобретени ке, преимущест верторам с пр управлением, и автономных си вышенной мощ является увелич упрощение его я потения орви пре(л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) РЕЯС 77, р. 151, фиг, 3,Там же, с, 125 - 134,. фиг. 3. относится к электротехни енно к транзисторным ин опорционально-токовым ожет быть использовано в темах электропитани ости. Целью изобре ние мощности инверт правления. В каждую образовательную ячейку инвертора, содержащего по крайней мере одну транзисторную стойку 8.1 с транзисторами 9.1.1 и 9.1.2 и трансформатором 10.1 с обмотками 10.1,1,10,1,6, введены дополнительно й транзисторных стоек 8,2, причем обмотки 10,1,5,10.Й,5 трансформаторов 10,1; 10,Й включены последовательно и подключены в цепь нагрузки, обмотки 10,1,610,М.6 управления также включены последовательно и подключены к схеме управления. Введение в цепь управления каждым транзистором положительной обратной связи по току нагрузки и отрицательной обратной связи по току транзистора обеспечивает повышение мощности мостовых и полумостовых инверторов с пропорционально-токовым управлением и независимым возбуждением и надежности их работы. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к транзисторным инверторам с пропорционально-токовымуправлением, и может быть использовано вавтономных системах электропитания повышенной мощности.Целью изобретения является увеличение мощности инвертора и упрощение егоуправления.На фиг. 1 представлена схема инверторной ячейки; на фиг, 2 - схема управления;на фиг, 3 - схема мостового инвертора; нафиг. 4 - то же, полумостового,8 инвертор (фиг, 1) входит по меньшеймере одна инверторная ячейка, содержащая первую 1 и вторую 2 клеммы питания,третью 3 и четвертую 4 клеммы для подключения схемы управления, пятуюклемму 5 для подключения одного из выводов первичной обмотки выходного 20трансформатора инвертора, шестую 6 иседьмую 7 клеммы для подключения цепиположительной обратной связи (ПОС), 8.18.М транзисторные.стойки (где Я - целоеположительное число больше единицы), 25которые включают первые 9,1,1 - 9,И,1 ивторые 9.1,2 - 9.М.2 биополярные транзисторы и 10,1 - 10,й трансформаторы тока спервыми 10.1,1-10 М.1 и вторыми 10,1,2 -10,Й,4 обмотками отрицательной обратной 30связи (ОСС), обмотками 10.1;5-10,И,5 ПОСи 10,1.6 - 10.8.6 обмотками управления.Схема управления (фиг. 2) содержитпервую 11 и вторую 12 клеммы питания,клеммы 13 и 14 управления, выходные клеммы 15 и 16, логический элемент НЕ 17, логические элементы 2 И-НЕ 18 и 19,транзисторы 20 и 21, диоды 22 и 23, транс. форматор 24 тока и токоограничивающийрезистор 25, 40Мостовой инвертор (фиг, 3) содержитпервую 26 и вторую 27 шины питания, первую 28 и вторую 29 инверторные ячейки,схему 30 управления, выходной трансформатор 21 с нагрузкой 32. 45Полумостовой инвертор (фиг, 4) содержит первую 26 и вторую 27 шины питания,инверторную ячейку 28, схему 30 управления, выходной трансформатор 31 с нагрузкой 32 инвертора, конденсаторы 33 и 34. 50Инвертор работает следующим образом (на примере полумостового инверторапо фиг.4).На входную клемму 13 схемы 30 управления поступают импульсы синхронизации со 55скважностью два от внешнего устройства (нафиг. 2 и 4 не показано). На входную клемму14 схемы 30 управления поступают импульсы от широтно-импульсного модулятора (на фиг, 2 и 4 не показано), передний или задний фронт которых синхрониэирован относите.,льно соответствующих фронтов импульсов синхронизации на входйой клемме 13.При наличии на входной клемме 14 низкого уровня напряжения ("Лог.0") инвертор находится в исходном состоянии независимо от уровня напряжения на входной клемме 13. При этом транзисторы 20 и 21 (фиг. 2) отперты и насыщены, вследствие чего цепь последовательно. соединенных 10.1,6, 10,2,6-10,М.6 обмоток управления (фиг. 1) находится под нулевым напряжением, а поэтому первые 9.1.1, 9,2,1-9,М,1 и вторые 9,1,2, 9.2.2 - 9.й,2 транзисторы инверторной ячейки 28 заперты и ток как в первичной, так и во вторичной обмотках выходного трансформатора 31 не протекает,При наличии на входной клемме 13 схемы 30 управления уровня "Лог.0" в момент появления на входной клемме 14 высокого уровня напряжения (+Лог.1") транзистор 20 по-прежнему отперт и насыщен, а тран-. зистор 21 запирается. Вследствие этого через цепь последовательно соединенных обмоток 10.1.6, 10,2,6-10,М.6 управления начинает протекать ток, величина которого выбирается равной или несколько больше тока намагничивания любого из трансформаторов 10.1, 10.2 - 10.й тока инверторной ячейки 28. Если включение первичной и вторичной обмоток трансформатора 24 тока осуществлено так, что этот ток вытекает из выходной клеммы 15 схемы 30 управления, то первые 9.1,1., 9.2,1 - 9 М,1 транзисторы начинают отпираться, вызывая тем самым протекание тока через первичную обмотку выходного трансформатора 31 по цепи; первая шина 26 питания, первая клемма 1 инверторной ячейки 28, промежутки коллектор - эмиттер первых 9.1.1., 9.2.1 - 9.М.1 транзисторов, первые 10.1.3, 10.2.3 - 10,М,З обмотки ООС, пятая клемма 5 инверторной ячейки 28, первичная обмотка выходного трансформатора 31, конденсатор 34, вторая шина 27 питания, При этом во вторичной обмотке выходного трансформатора 31 также начинает протекать ток по цепи; начало вторичной обмотки выходного трансформатора 31, шестая клемма 6 инверторной ячейки 28, цепь последовательно соединенных третьих 10.1.5, 10.2.5 - 10,М.5 обмоток ПОС, седьмая клемма 7 инверторной ячейки 28, нагрузка 32 инвертора, конец вторичной обмотки выходного трансформатора 31, Вследствие возникновения положительной обратной связи между первыми 10.1,1, 10.2.1-10 М 1 базовыми обмотками и третьими 10,1.5, 10.2,5-10.М.5 обмотками ПОС первые 9.1,1, 9.2,1 - 9.8.1 транзисторы регенеративно от"Лог,1" транзистор 21 открыт и насыщен, атранзистор 20 начинает запираться, Вслед-ствие этого направление протекания токачерез цепь последовательно соединенных обмоток 10.1.6, 10,2.6-10,Й,6 управления изменяется на противоположное, в результате чего вторые 9.1.2, 9,2,2 - 9.Й.2 транзисторы начинают отпираться, вызывая тем самым протекание тока через первичную обмотку выходного трансформатора 31 по цепи: первая шина 26 питания, конденсатор 33, первичная обмотка выходного трансформатора 31, пятая клемма 5 инверторной ячейки 28, промежутки коллектор - змиттер вторых 9,1,2, 9,2.2-9,Й.2 транзисторов, вторые 10,1,4, 10.2.4 - 10.Й,4 обмотки ООС, вторая клемма 2 инверторной ячейки 28, вторая шина 27 питания. При этом во вторичной обмотке выходного трансформатора 31 также начинает протекать ток по цепи; конец вторичной обмотки выходного трансформатора 31, нагрузка 32 инвертора, седьмая клемма 7 инверторной ячейки 28, цепь последовательно соединенных третьих 10,1.5, 10.2.5-10,Й,5 обмоток ПОС, шестая клемма 6 инверторной ячейки 28, начало вторичной обмотки выходного трансформатора 31.Вследствие возникновения положительной обратной связи между вторыми 101.2, 10.2. 2-10.Й. 2 ба зо в ы м и обмотка м и итретьими 10.1.5, 10.2,5-10;Й,5 обмотками ПОС вторые 9,1.2, 9.2.2-9 Й.2 транзисторы регенеративно отпираются и переходят в режим насыщения, Выравнивание токов,протекающих через силовые выводы параллельно связанных вторых транзисторов 9.1.2, 9.2.2-9,Й.2, происходит за счет ООС, действующей раздельно на каждый транзистор при протекании тока через вторые обмотки 10.1.4, 10,2,4-10.Й.4 ООС. 20 40 пираются и переходят в режим насыщения. Выравнивание токов, протекающих через силовые выводы параллельно связанныхпервых 9.1.1, 9,2,1-9 Й.1 транзисторов, происходит эа счет ООС, действующей раздельно для каждого из них при протекании тока через первые 10,1,3. 10,2.3-10.Й.З ООС обмотки. В момент окончания действия импульса от широтно-импульсного модулятора (уровень напряжения на входной клемме 14изменяется с "Лог.1" на "Лог.О") инверторпереходит в исходное состояние, т.е. первые транзисторы 9.1.1, 9.2.1-9.Й.1 запираются и протекание тока в первичной ивторичной обмотках выходного трансформатора 31 прекращается,При наличии на входной клемме 13 схемы ЗО управления уровня "Лог.1" в момент появления на входной клемме 14 уровня В момент окончания действия импульса от широтно-импульсного модулятора инвертор вновь переходит в исходное состояние.Далее описанные циклы работы инвертора повторяются, чередуясь один с другим, вследствие чего к первичной обмо 1 ке выходного трансформатора 31 попеременно прилагается напряжение прямоугольной формы, которое трансформируется в цепь нагрузки 32 инвертора,Работа схемы мостового инвьртора на фиг, 3 происходит аналогично Описанной с той лишь разницей, что здесь г Один цикл работы одновременно отпираются первые транзисторы 9,1,1, 9.2,1-9.Й,1 первой инверторной ячейки 28 и вторые транзисторы 9.1.2, 9.2.2 - 9.Й.2 второй инверторной я-.ййки 29, а в другой - вторые транзисторы 9,1.2, 9,2,2 - 9,Й,2 первой инверторнсй ячейки 28 и первые транзисторы 9,1,1, 9,2,1 - 9,Й,1 второй инверторной ячейки 29.Для обеспечения работоспособности инвертора при отказах нескольких первых 9.1.1, 9,2.1 - 9.Й,1 и (или) вторых 9,1.2, 9,2,2 - 9, М.2 транзисторов ин вертор ной ячейки (кароткое замыкание перехода база-змиттер, база-коллектор или промежутка .Оллектоозмиттер, а также обрыв любых л. электро. дов) необходимо включать Главкие предохранители в силовую цег,. каждого иэ них (не показаны), а количество витков каждой из обмоток трансформатороз 0.1, 10,2-.1 О,М тока на основании закона полного токе для трансформатора должно выбираться и соотношенияуЧ 4 у+ 1 иЮпсс, Ааас =й - М= б нясЛбГДЕ 1 у - ВЕЛИЧИНа тОКа НаМаг;.ЧИВаНИЯ любого из 10.1 - 1 О.Н трансфГ 1 рма Оровтока;я величина тока нагрмэ";1 инвеото" ра;1 б нас величина тока азь. необхс и.мая для насыщения ЛЮООГО и; -ранзистров, входящих в инверторяую я.ы.ку; М - допускаемое число вь шедших: ;.строя транзисторов в верхнем и;,или) никнем плече транзисторной;.тайи инверторной ячейки;9/у - число витков каждои из Обмоток управления (1 0,1.6-10, Й 6);аспас - число витков каждой иэ обмоток ПОС (10.1,5-1 О.Й,5);9/оос - число витков каждой из обмотокООС(10.1.3-10.ЙЗ и 10.1.4 - ". О Й.4):Юб - число витков каждой из базовых обмоток Я 0,1.1 - 10.Й.1 и 10.1,2-10.й,2).При этом в случае выхода иэ строя тран.зисторов токк, протекавший ранее через силовые выводы каждого иэ них, автоматически перераспределяется между оставшимися исправными параллельно связанными транзисторами эа счет одновременного действия ПОС и ООС.Таким образом, введение в цепь управления каждым транзистором инвертора положительной обратной связи по току нагрузки и отрицательной обратной связи по току, протекающему через силовые выводы соответствующего транзистора, выполненные в виде обмоток трансформаторов тока и соответствующих связей между ними, позволило обеспечить повышение мощности мостовых или полумостовых инверторов с пропорционально-токовым управлением и независимым возбуждением, повысить надежность их работы. Формула изобретения 1. Инвертор с независимым возбуждением, содержащий схему управления, выходной трансформатор и по крайней мере одну инверторную ячейку, включающую первый и второй вцводы питания, третий и четвертый выводы управления, пятый вывод, соединенный с одним из выводов первичной обмотки выходного трансформатора, и транзисторную стойку с пропорционально-токовым управлением, в которую входят последовательно соединенные первый и второй биполярные транзисторы, трансформатор тока с первой и второй обмотками обратной связи, включенные в силовые цепи транзистора, соответственно первая и вторая базовые обмотки, подключенные к управляющим входам соответствующих транзисторов, причем одним из силовых выводов первого транзистора соединен с первым выводом питания, а второго транзистора - с вторым выводом питания, другой силовой вывод второго транзистора связан с пятым выводом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения 5 мощности инвертора и упрощения его управления, в транзисторной стойке все упомянутые обмотки размещены на одном трансформаторе тока, который дополнительно снабжен обмоткой положительной 10 обратной связи, а в инверторную ячейкувведена по крайней мере еще одна дополнительная транзисторная стойка, также подключена к первому, второму и пятому выводам, причем третьи обмотки положи тельной обратной связи всех трансформаторов тока соединен ы в последовательную цепь и подключены к шестому и седьмому выводам, обмотки управления всех трансформаторов тока соединены в последовательную 20 цегь и подключены к третьему и четвертомувыводам.2. Инвертор по и. 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что указанные инверторные ячейки соединены по схеме мостового инвертора, 25 причем выводы вторичной обмотки выходного трансформатора с последовательно включенной цепью нагрузки подключены к шестым выводам соответствующих инверторных ячеек, а седьмые выводы инвертор ных ячеек объединены между собой, схемауправления подключена к третьим выводам соответствующих инверторных ячеек, а четвертыевыводы инверторных ячеек объединены между собой.35 3, Инвертор по п.1, отл ича ющийс я тем, что указанные инверторные ячейки соединены по схема полумостового инвертора, причем выводы вторичной обмотки выходного трансформатора с последовательно 40 включенной цепью нагрузки подключены соответственно к шестому и седьмому выводам инверторной ячейки, схема управления подключена соответственно к третьему и четвертому выводам инверторной ячейки, 45101677829Фиг,4Составитель С. КоняхинРедактор А, Маковская Техред М,Моргентал Корректор Т, Малец Заказ 3121 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям иоткрытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101