Транзисторный инвертор

Транзисторный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республин. (11)963 078

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (511 М. Кд.з (22) Звявлеио09. 02. 81 (21) 3246587/24-07 с присоединением заявки ¹

Н 02 М 7/537

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано23,09 82.Бюллетень №35

РЩ УДК621. 314

° 58(088.8) Дата опубликования описания 23.09. 82 (72) Авторы изобретения

В.Т. Барабаш и В.В. Сазонов

Куйбышевский институт инженеров железй 64ugp " 1Г .,,: / транспорта / (71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания, электропривода и автоматики для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы посредством транзисторных инверторов.

Известны транзисторные инверторы с выходным напряжением синусоидальной формы, в которых формирование выходного напряжения осуществляется параметрически путем двухполярной широтно-импульсной модуляции.

Инвертор состоит из силового

15 мостового инвертора и схеьи управления. Схема управления включает источник синусоидального опорного напряжения, интегратор-сумматор и пороговое устройство. На входы интегратора-сумматора подается выходное напряжение преобразователя и опорч ное напряжение, а его выход подключен к входам пороговых устройств, ;осуществляющих управление силов, 25 каскадом непосредственно или через логические схемы (1).

Для таких инверторов характерны высокое качество выходного напряжения l низкий коэффициент гармоник) после фильтрации, относительно высокий КПД и простота построения силового каскада.

Недостатком данного инвертора является надежность,.обусловленная сложностью технической реализации.

Кроме того, для питания элементов устройств управления требуются дополнительные источники питания.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является инвертор, выполненный по схеме с интегрирующим дросселем насыщения, который включен между базами транзисторов преобразователя через последовательно соединенные источник опорного синусоидального напряжения и ключ переменного тока, управляющие выходы которого подключены к дополнительньнк обмоткам выходно- го трансформатора преобразователя f 2 .

Недостатком известного инвертора является то, что к первичным обмоткам трансформатора приложено напряжение, равное разности между напряжением питания 0и и падением напряжения на ключевых. элементах

Ок, а к входу времязадающей цепи (последовательно соединенные источ.

961078 ник опорного синусоидального напряжения и дроссель насыщения) приложено напряжение n(U -0„)+U ., где

n — коэффициент трансформации, а

U - напряжение на переходе эмиттер — база открытого транзисторного ключа.

Поэтому при неидентичности диодно-транзисторных ключей, т;е.

UzpP U, рабочая точка сердечниКа трансформатора преобразователя в процессе модуляции смещается под действием постоянной составляющей напряжения в направлении индукции насыщения. Это приводит к тому, что переключение одного из транзисторных ключей осуществляется. под действием насыщения интегрирующего дросселя, а второго — под действием насыщения сердечника трансформатора, что снижает точность воспроизведения синусоидального опорного напряжения и КПД схемы.

Кроме того, поскольку к входу переключающей cxema цепи приложено напряжение, в которое входит величина U, а не напряжение, приложен= ное к первичной обмотке трансформатора, то это приводит к снижению коэффициента стабилизации параметрического канала.

Переключение транзисторов в данной схеме при налиЧии выходного фи-. льтра или активно-индуктивной нагрузки осуществляется при условии

Id

Помимо этого, момент переключения схемы зависит от тока нагрузки, что также снижает точность воспроизведения опорного сигнала.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения и КПД.

Цель достигается тем, что в транзисторном инверторе с параметрическим формированием синусоидальног „ выходного напряжения, содержащем двухтактный усилитель класса 0 и соединенную с выходом времязадающую цепь обратной связи в виде последовательно соединенных источника опорного синусоидального напряжения: и интегрирующего. дросселя насыщения., усилитель выполнен с дополнительным переключающим трансформатором, к обмотке которого встречно-параллельно подключены два вспомогательных ключа, управляt0 ющие входы которых подключены к введенному измерительному резистору, включенному последовательно в укаэанную времяэадающую цепь.

Укаэанные ключи могут быть выполнены в виде полупроводниковых элементов с релейной характеристикой, подключенные к первичной обмотке переключающего трансформатора через диоды, а между точкой соединения каждого ключа и диода и отводом от средней точки этой обмотки

:включен конденсатор.

На фиг. 1 показана принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 диаграммы напряжений,.

Инвертор (фиг. 1 ) содержит двухтактный усилитель 1 мощности, выполненный по схеме автогенератора с до полнительным переключающим трансфор, ìàòîðîì 2, интегрирующий дроссель 3 насыщения, источники синусоидального опорного напряжения, измерительный резистор 5 и вспомогательные ключи 6 и 7. Вторичная обмотка выходного трансформатора 8 подключена к нагрузке 9. Крайние точки его первичной обмотки соединены с коллекторами транзисторов 10 и 11, а через ограничивающий резистор подключены к крайним выводам первичной обмотки дополнительного трансформатора 2.

Параллельно первичной обмотке трансформатора 8 подключена также времязадающая цепь, состоящая из последовательно соединенных дрос селя 3, источника 4 опорного напряжения и измерительного сопротивления 5, а параллельно первичной обмотке трансформатора 2 подключены

40 вспомогательные ключи 6 и 7. Управляющие входы ключей 6 и 7 подключены к измерительному резистору 5, который имеет общую точку соединения с крайними выводами первичных

45 обмоток трансформаторов 2 и 8.

Инвертор работает следующим образом.

Когда открыт транзистор 10 генератора 1 (интервал t< фиг. 2), к обмотке дросселя 3 приложена разность напряжения, наводимого на крайних выводах первичной обмотки трансформатора 8, и опорного напряжения. Под действием этого напря1жения происходит перемагничивание сердечника дросселя от индукции насыщения -В з до индукции насыщения +В (фиг.2б). Пока сердечник дросселя не насыщен, т.е. .-ВВ<В < +Вз, ток через его обмотку мал и не влияет на работу генератора 1, транзисторы которого поддерживаются в насыщении током базовых обмоток трансформатора 8.

При насыщении сердечника дрос65 селя ток в его обмотке резко воэ—

961078

10 растает, что приводит к включению. вспомогательного ключа 6. Первичная обмотка дополнительного трансформатора .2 оказывается замкнутой для данной полярности напряжения, при этом пропадает напряжение на базовых обмотках и транзистор 10 выходит.иэ насыщения. Происходит лавинообразное переключение транзисторов 10 и 11 эа счет положительной обратной связи.

После включения транзистора 11 (-;нтервал г ) полярность напряжения на обмотке изменяется, ключ б выключается, а к обмотке дросселя

3 прикладывается напряжение, рав- 15 ,ное сумме напряжений, наводимых на крайних выводах первичной обмотки трансформатора 8 и опорного напряжения. Под действием этой суммы напряжений происходит перемагничивание 20 сердечника дросселя от +В до -Вз (фиг. 2д). При его насыщении, когда В равно -Вз, происходит включение ключа 7, шунтирование первичной обмотки дополнительного транс». форматора 2, выход иэ насыщения транзистора 11 и переключение транзисторов 10 и 11. Далее процесс повторяется.

Поскольку переключение предлагаемой схемы, так же как и в известной схеме происходит при насыщении пере- ключающего дросселя, то среднее эа период модуляции значение вЫходного напряжения преобразователя равно среднему значению опорного напряжения за тот же период и не зависит от изменений входного напряжения.

Если между выходной обмоткой трансформатора 8 и нагрузкой 9 установлен фильтр, то стабильность схемы 40 можно увеличить, организовав контур обратной связи и воздействуя на .величину опорного напряжения О п в функции отклонения выходного йапряжения. 45

Для улучшения процесса переключения транзисторов 10 и 11 вспомогательные ключи 6 и 7 могут быть выполнены на транзисторах по схеме усилителя, охваченного положительной обратной связью. Такие ключи имеют релейную характеристику. Последовательно с ними включены диоды.

Между средним выводом первичной обмотки трансформатора 2 и общими точками соединения диодов и транзисторных ключей подключаются конденсаторы 12 и 13. При этЬм, в течение времени t (открыт транзис- .

1 тор 10), конденсатор 12 заряжается о до напряжения U„/2. После насыще- . ния сердечника дросселя и включения ключа б конденсатор 12 оказывается включен параллельно первичной полуобмотке трансформатора 2, 65 причем полярность приложенного напряжения способствует быстрому зак рыванию транзистора 10 и открыванию транзистора 11.

В интервале t заряжается конденсатор 13 также до напряжении U„/2, и после насыщения сердечника дросселя и включения ключа 7, он оказывается подключенным к первичной полуобмотке дополнительного трансформатора 2 в .полярности, способствующей быстрому переключению транзисторов 10 и 11.

Неидентичность параметров эмиттер.-базовых переходов транзисторов

10 и 11 не сказывается на работе схемы, поскольку коммутирующая схему цепь включена непосредственно к первичной обмотке трансформатора 8.

Это приводит к повышению коэффициента стабилизации и точности вос произведения заданной функции опорного напряжения, т.е. качества выходного напряжейия.

От источника опорного напряжения в процессе переключения потребляется незначительный ток, примерно равный

If э"- „р где и — коэффициент трансформации трансформатора 2; р< р- коэффициент усиления- по тоj ку транзисторов в ключах б и 7.

Поэтому мощность источника опорного напряжения в предлагаемой схеме значительно меньше, чем в известной, что увеличивает КПД схемы. В предлагаемой схеме КПД преобразователя будет выше также иэ-эа того, что на переключающую схему цепи не влияет неидентичность транзисторов

10 и 11, которая приводила бы к смещению рабочей точки линейного трансформатора, а следовательно и к дополнительным потерям мощности.

Выходной каскад инвертора может быть выполнен и по мостовой схеме.

Тогда коммутирующая цепь, состоящая из дросселя, источника опорного напряжения и измерительного резистора, подсоединяется к выходу мостового усилителя мощности.

Формула изобретения

1. Транзисторный инвертор с параметрическим формированием синусоидального выходного напряжения, содержащий двухтактный усилитель класса 0 и соединенную с выходом времязадающую цепь обратной связи в виде последовательно-соединенных источника опорного синусоидальног0 напряжения и интегрирующего дрос7

М1078

10 т селя насыщения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения и КПД, усилитель выполнен с дополнительным переключающим трансформатором, к обмотке которого встречно-параллельно подключены два вспомогательных ключа, управляющие входы которых подключены к введенному измерительному резистору, включенному последовательно в указанную времязадающую цепь.

Ф, 2 . Инвертор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве вспомогательных ключей использованы полупроводниковые элементы с релейной характеристикой, подключенные к первичной обмотке переключающего трансформатора через диоды, а между точкой соединения каждого ключа и диода и отводом от средней точки этой обмотки включен конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Устройства преобразовательной техники. Киев, "Наукова Думка", 1970, вып. 4, с. 93.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2858545j24-07, кл. Н 02 М 7/537 1979.

961078

Составитель В. Моин

Редактор А. Шандор Техред.М.Рейвес

Корректор Г. Реыетни к

Филиал ППП "Патент", Г. Умгород, ул.Проектная, 4

Заказ 7310/72 Тираж 721 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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