Однотактный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИКЫ 2 А 2 Н 02 М 7/538 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ одственное объеди аниновнеев ьство СССР7/538, 1987, НВЕРТОРится к электро ьзовано в сис ания, автоматизобретения -технитемах ики и повыосится к электротехнипользовано в системахпитания, автоматики и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относке и может быть исполвторичного злектропитэлектропривода, Цель Изобретение отнке и может быть исвторичного электрозлектропривода.Известен однотдержащий входнойпервым выводом сдом инвертора, а втоловой транзисторвыводом инвертора,транзистору включенединенные разделитпервичная обмотка втора, вторичная обмчена к,выходнымфиксирующий диод,кой соединения раздтора с первичнойтрансформатора и идом инвертора в на актный инвертор, содроссель, соединенный первым входным выворым выводом через си - со вторым входным параллельно силовому ы последовательно соельный конденсатор и ыходного трансформаотка которого подклювыводам инвертора, включенный между точелительного конденсаобмоткой выходного ервым входным вывоправлении проводимошение КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь в силовом транзисторе. Параллельно первичной обмотке 4 выходного трансформатора 3 включена первая цепочка из последовательно соединен,ных корректирующего конденсатора 11 и первого диода. 10, которая исключает потери мощности при выключении силового транзистора 2. Перезаряд корректирующего конденсатора 11 происходит при включении силового транзистора 2 через корректирующий дроссель 13 и второй диод 12, Фиксирующий диод 8 ограничивает напряжение на силовом транзисторе 2 после его запирания на уровне напряжения источника питания. 3 з,п. ф-лы, 4 ил,сти, встречном по отношению направлению проводимости силового транзистора,Недостатками известного инвертора являются невысокая КПД и надежность, обусловленные большими потерями мощности при переключении силового транзистора и неблагоприятной формой траектории его переключения;Целью изобретения является повышение КПД и надежности инвертора путем уменьшения динамических потерь в силовомтранзисторе.Поставленная цель достигается тем. что в однотактном инверторе параллельно первичной обмотке выходного трансформатора подключена первая дополнительная цепочка, состоящая из последовательно соединенных первого диода и конденсатора, причем точка соединения первого диода с конденсатором подключена через вторуюдополнительную цепочку, состоящую из последовательно соединенных второго диодаи корректирующего дросселя, ко второмувыводу входного дросселя,В цепь второй дополнительной цепочкиможет быть последовательно включена дополнительная обмотка выходного трансформатора или дополнительная обмоткавходного дросселя.Кроме того, в цепь первичной обмоткивыходного трансформатора может быть последовательно включен введенный дополнительный дроссель.- На фиг, 1 представлена принципиальная схема предлагаемого однотактного инвертора; на фиг. 2, 3, 4 - варИанты ееисполнения.Однотактный инвертор содержит входной дроссель 1, силовой транзистор 2 и вы. ходной трансформатор 3, Первичнаяобмотка 4 трансформатора 3 через разделительный конденсатор 5 соединена с силовыми выводами силового транзистора 2, авторичная обмотка 6 соединена с нагрузкой7. Фиксирующий диод 8 катодом подключенк точке соединения входного дросселя 1 ивходного вывода однотактного инвертора, аанодом - к точке соединения разделительного конденсатора 5 и первичной обмотки 4трансформатора 3, а также блок управления9. Параллельно первичной обмотке 4трансформатора 3 подключена первая дополнительная цепочка, состоящая из последовательно соединенных первого диода 10и корректирующего конденсатора 11, Точкасоединения первого диода 10 с конденсатором 11 подключена через вторую дополнительную цепочку, состоящую из.последовательно соединенных второго диода 12 и корректирующего дросселя 13, ковторому выводу входного дросселя 1,В цепь второй дополнительной цепочкиможет быть включена последовательно дополнительная обмотка 14 выходного трансформатора 3 фиг. 2),Кроме того, в цепь второй дополнительной цепочки может быть включена последо.вательно дополнительная обмотка 15входного дросселя 1 (фиг, 3).Кроме того, в цепь первичной обмоткивыходного трансформатора 4 может бытьпоследовательно включен введенный дополнительный дроссель 16 (фиг, 4).Однотактный инвертор (фиг, 1) работаетследующим образом.При подключении входных выводов инвертора к источнику питания, когда блокуправления 9 еще не работает, начинаетсяпроцесс заряда разделительного конденсатора 5 по цепи. плюсовой входной вывод -1 - 5 - 4 - минусовой входной вывод, При этом конденсатор 5 заряжается до напряжения, равного напряжению питания инвертор а Епит. Кроме то го, п рои сходит за ряд 5 конденсатора 11 по цепи: плюсовой входной вывод - 1 - 5 - 10 - 11 - минусовой входной вывод.При открытом силовом транзисторе 2происходит передача энергии, накопленной 10 в разделительном конденсаторе 5, в нагрузку 7 через трансформатор 3. Кроме того, в момент включения силового транзистора 2, заряженный на предыдущем этапе работы инвертора конденсатор 11 разряжается по 15 цепи:11 - 12-13 - 2-11.Призапирании силового транзистора 2происходит заряд разделительного конденсатора 5 и передача в нагрузку 7 через трансформатор 3 энергии, накопленной во 20 входном дросселе 1.Кроме того, в момент запирания силового транзистора 2, начинается процесс заряда конденсатора 11 по цепи: 4 - 10 - 11 - 4.Благодаря указанному процессу заряда 25 корректирующего конденсатора 11, напряжение на силовом транзисторе 2 нарастает замедленно, что улучшает траекторию его переключения и уменьшает импульсную мощность, рассеиваемую в силовом транзи сторе 2 во время его выключения. По окончании процесса заряда, напряжение на корректирующем, конденсаторе 11 достигает значения ЕпитЧасть энергии индуктивности рассея ния обмотки 4, накопленной в трансформаторе,3, через фиксирующий диод 8, открытый за счет ЭДС самоиндукции, отдается в питающую сеть. Напряжение на первичной обмотке 4 трансформатора 3 при 40 этом фиксируется на уровне Епит, а напряжение, прикладываемое к коллектору силового транзистора 2 - на уровне 2 Епит (среднее напряжение на разделительном конденсаторе 5 поддерживается на уровне 45 Епит). В очередной момент включения силового транзистора 2 конденсатор 11, заряженный до напряжения Епит, разряжается по 50 цепи; 11 - 12 - 13 - 2 - .11. Благодаря наличию в данной цепи дросселя 13., ток разряда конденсатора 11 нарастает замедленно и достигает своего максимального значения позже момента включения силового транзи стара 2. Благодаря этому уменьшена импульсная мощность, рассеиваемая в силовом транзисторе 2 в момент его включения, Во время разряда конденсатора 11 происходит накопление энергии в дросселе 13.lПосле того, как конденсатор 11 разрядится до нуля, под действием ЭДС самоиндукции напряжение на дросселе 13 изменяет знак, Происходит перезаряд конденсатора 11 по цепи 11 - 12 - 13 - 2 - 11. При этом обратное напряжение на койденсаторе 11 достигает значения Епит.При запирании силового транзистора 2 происходит процесс, аналогичный описанному.Далее процессы в инверторе периодически повторяются с частотой коммутации силового транзистора 2,На фиг. 2 в цепь разряда конденсатора 11 введена дополнительная обмотка 14 выходного трансформатора 4, а на фиг. 3 - дополнительная обмотка 15 входного дросселя 1. Это необходимо для обеспечения полного перезаряда конденсатора 11 в случаях, когда энергии дросселя 13 недостает для полного перезаряда конденсатора 11.Предпочтительный вариант применения инвертора по фиг. 2 или фиг. 3 определен конструкторскими особенностями инвертора (значением выходной мощности, требованиями электробезопасности, конструкцией трансформатора и дросселя и т,д.).На фиг. 4 последовательно с первичной обмоткой 4 выходного трансформатора 3 включен дополнительный дроссель 16, Благодаря его введению, улучшен передний фронт тока силового транзистора 2 (за счет уменьшения давления,паразитных емкостей обмоток выходного трансформатора). Кроме того, дроссель 16 уменьшает реактивную мощность разделительного конденсатора 5 (за счет увеличения длительности фронта тока, протекающего через конденсатор 5).В том случае, когда нагрузка инвертора носит нелинейный характер (например,+ С выпрямитель сСО-фильтром), введение дросселя 16 позволяет уменьшить влияние конечного времени восстановления обратного сопротивления диодов выпрямителя и 5 фильтра, что уменьшает. потери на переднем фронте тока силового транзистора 2, а следовательно повышает КПД и надежность инвертора.формула изобретения 10 1. Однотактный инвертор по авт. св. М1598088, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь в силовом транзисторе, параллельно первичной 15 обмотке выходного трансформатора подключена первая дополнительная цепочка, состоящая из последовательно соединенных первого диода и корректирующего конденсатора, причем точка соединения 20 первого диода с корректирующим конденсатором подключена через цепь второй дополнительной цепочки, состоящей из последовательно соединенных второго диода и корректирующего дросселя, ко второму, 25 выводу входного дросселя.2, Инвертор по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что выходной трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно в цепь второй дополни тельной цепочки. 3. Инвертор по и, 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что входной дроссель снабжен дополнительной обмоткой, включенной после довательно в цепь второй дополнительнойцепочки,4, Инвертор по и. 1, о т л и.ч а ю щ и йс я тем, что в цепь первичной обмотки выходного трансформатора последовательно 40 включен введенный дополнительный дроссель.1713062 7 5 оставитель В.Моин Редактор Н.Каменская Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 3 542 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ ССшская наб., 4/5