Однотактный инвертор

Однотактный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, автоматики и электропривода. Цель изобретения - повы-\шение 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.слсИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, автоматики и электропривода.Известен однотактный инвертор, содержащий входной дроссель, соединенный первым выводом с первым входным выводом инвертора, а вторым выводом через силовой транзистор - со вторым входным выводом инвертора, параллельно силовому транзистору включены последовательно соединенные разделительный конденсатор и первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к выходным выводам инвертора, фиксирующий диод, включенный между точкой соединения разделительного конденсатора с первичной обмоткой вь|ходного трансформатора и первым входным выводом инвертора в направлении проводимости, 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 силовом транзисторе.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 вторуюCJо ою>&ю

1 (19) (I I) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s Н 02 М 7/538

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (61) 1598088 (21) 4825568/07 (22) 14.05.90 (46) 15.02.92. Бюл. ¹ 6 (71) Винницкое производственное объединение "Маяк" (72) С.Д.Рудык, В.Е.Турчанинов, А.Ю.Воробьев и С.В.Корнеев (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1598088, кл. Н 02 М 7/538, 1987, (54) ОДНОТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, автоматики и электропривода, Цель изобретения — повыИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, автоматики и злектропривода.

Известен однотактный инвертор, содержащий входной дроссель, соединенный первым выводом с первым входным выводом инвертора, а вторым выводом через силовой транзистор — со вторым входным выводом инвертора, параллельно силовому транзистору включены последовательно соединенные разделительный конденсатор и первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к,выходным выводам инвертора, фиксирующий диод, включенный между точкой соединения разделительного конденсатора с первичной обмоткой выходного трансформатора и первым входным выводом инвертора в направлении 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 силовом транзисторе.

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 вторую

1713062 дополнительную цепочку, состоящую из последовательно соединенных второго диода и корректирующего дросселя, ко второму выводу входного дросселя, В цепь второй дополнительной цепочки может быть последовательно включена дополнительная обмотка выходного трансформатора или дополнительная обмотка входного дросселя.

Кроме того, в цепь первичной обмотки выходного трансформатора может быть последовательно включен введенный дополнительный дроссель.

- На фиг, 1 представлена принципиальная схема предлагаемого однотактного инвертора; на фиг. 2, 3, 4 — варианты ее исполнения.

Однотактный инвертор содержит входной дроссель 1, силовой транзистор 2 и вы— ходной трансформатор 3. Первичная обмотка 4 трансформатора 3 через разделительный конденсатор 5 соединена с силовыми выводами силового транзистора 2, а вторичная обмотка 6 соединена с нагрузкой

7. Фиксирующий диод 8 катодом подключен к точке соединения входного дросселя 1 и входного вывода однотактного инвертора, а анодом — к точке соединения разделительного конденсатора 5 и первичной обмотки 4 трансформатора 3, а также блок управления

9. Параллельно первичной обмотке 4 трансформатора 3 подключена первая дополнительная цепочка, состоящая из последовательно соединенных первого диода 10 и корректирующего конденсатора 11, Точка соединения первого диода 10 с конденсатором 11 подключена через вторую дополнительную цепочку, состоящую из. последовательно соединенных второго диода 12 и корректирующего дросселя 13, ко второму выводу входного дросселя 1, В цепь второй дополнительной цепочки может 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 15 входного дросселя 1 (фиг. 3).

Кроме того, в цепь первичной обмотки выходного трансформатора 4 может быть последовательно включен введенный дополнительный дроссель 16 (фиг. 4).

Однотактный инвертор (фиг, 1) работает следующим образом.

При подключении входных выводов инвертора к источнику питания, когда блок управления 9 еще не работает, начинается процесс 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 инвертора Е тит. Кроме того, происходит заряд

5 конденсатора 11 по цепи: плюсовой входной вывод — 1 — 5 — 10 — 11 — минусовой входной вывод.

При открытом силовом транзисторе 2 происходит 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.

При запирании силового транзистора 2 происходит 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 транзи30 сторе 2 во время его выключения. По окончании процесса заряда, напряжение на корректирующем. конденсаторе 11 достигает значения Елит.

Часть энергии индуктивности рассея35 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 Елит, а напряжение, прикладываемое к коллектору силового транзистора 2 — на уровне 2Елит (среднее напряжение на разделительном конденсаторе 5 поддерживается на уровне

45 Епит).

В очередной момент включения силового транзистора 2 конденсатор 11, заряженный до напряжения Елит, 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 транзи55 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.

1713062

l

После 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 с L CD-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 ин вертора.

Формула изобретения

10 1. Однотактный инвертор по авт. св. М

1598088, отличающийся 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 дополни30 тельной цепочки.

3. Инвертор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что входной дроссель снабжен дополнительной обмоткой, включенной после35 довательно в цепь второй дополнительной цепочки, 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

1713062

1713062

Составитель В.Моин

Редактор Н.Каменская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 542 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101