Регулятор электрической мощности инвертора
Патент 991566
Авторы
Регулятор электрической мощности инвертора
Иллюстрации
Реферат
ПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Социалистических
Республик р>991566
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20!0781 (21) 3319957/24-07 с присоединением заявки Йо(ggj g+ з
Н 02 М 7/537
Н 02 Р 13/18
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет-($3)3 ДК 621 ° 316 .728(088.8) Опубликована 23.01.83, Бюллетень ЬВ 3.
Дата опубликования описания 2341.83 (72) Авторы изобретения
Н нахо% и. 10.ф.
В. И. Мелешин, В. В. Мосин, С.М. чий (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ HHBEPTOPA 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, ухудшению массо-габаритных показателей.
Наиболее близкий к изобретению по технической сущности регулятор электрической мощности иивертора содержит два последовательно соединенных регулирующих элемента, вклю1л 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 трансформаторов управления подключены к управляющим входам соответствующих регу20 лирующих элементов, включающие и выключающие обмотки каждого трансформатора управления включены последовательно, крайние выводы включающих обмоток трансформаторов управления подсоединены к коллекторам соответствующих включающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами выключающих транзисторов и соединены с общей шиной управления, а базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствую991566 щими командными выходами блока управления (2 ).
Недостатком инвертора является низкий КПД и низкие массогабаритные показатели, обусловленные пассивным запиранием регулирующих элементов, плохими фронтами выключения, что приводит к росту мощности потерь на выключение и ограничению частоты работы .регулятора.
Цель и з обре те ни я — повышение КПД с одновременным уменьшением массы и объема, путем повышения частоты переключения регулирующих элементов.
Поставленная цель достигается тем, 5 что в регулятор электрической мощности 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 3S которых соединены с эмиттерами выключающих транзисторов и с общим выводом управления, а базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствующими команд- 4Q 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 соответствующих выключающих 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, 6О .узел ограничения тока и датчик включенного-выключенного состояния регулирующих элементов, первый выход которого соединен с входом узла формирования команд, второй выход под- 65 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 6 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 выводы 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 следующим образом.
Предположим, что открыты соответственно транзисторы 12, 2 и 15. Ток нагрузки, протекающий через датчик
18 тока, трансформируется с заданным коэффициентом передачи и выходную обмотку трансформатора 18 тока и протекает через открытый транзистор
991566
Формула изобретения
1. Регулятор электрической мощности инвертора, содержащий два последовательно соединенных регули35 рующих элемента, включенных между входными выводами, выходной вывод для подключения нагрузки, два трансформатора управления, каждый из которых снабжен включающей, выклю40 чающей,перемагничивающей и выходной обмотками, два включающих и два выключающих транзистора, два диода, причем выходные обмотки трансформаторов .управления подключены к управ45 ляющим входам соответствующих регулирующих элементов, включающая и . выключающая обмотка каждого трансформатора управления включены последовательно, крайние выводы включаю0 щих обмоток трансформаторов управления подсоединены к коллекторам со-. ответствующих включающих транзистаров, эмиттеры которых соединены с эмиттерами выключающих .транзисторов и с общим выводом управления, а базы включающих и выключающих транзисторов соединены с соответствующими командными выходами блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД с одновременным уменьшением массы и объема путем повышения частоты пере-. ключения регулирующих элементов, введены датчик тока,.входом включенный между выходным выводом для
65 .подключения нагрузки и точкой сое12 и включающую обмотку 8 трансфорI матора 4 управления, полярность напряжения на обмотках 6 и 8 такова, что по. выходной. обмотке 6 протекает насыщающий ток базы транзистора 2, . равный пересчитанному току коллектора. Заданная глубина насыщения определяется коэффициентами трансформации датчика 18 тока и соотношением числа витков обмоток 6 и 8 трансформатора 4 управления. С первого выхода датчика 23 состояния через угол 22 ограничения тока по-, ступает напряжения на перемагничивающие обмотки,20 и 21 трансформаторов управления 3 и 4. Причем при выбранном направлении протекания тока нагрузки на обмотке 20 и 21 при-ходят сигналы в полярностях, соответствующих открытому состоянию транзистора 2 и закрытому - транзистора 1. Напряжение, приложенное к обмотке 20 размагничивает сердечник трансформатора управления 3 и создает запирающее напряжение на выходной обмотке 5 подключенной к базе транзистора 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 21 через 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 входу узла формирования команд, в полярности, удерживающей транзисторы 11 и
16 в закрытом состоянии. При смене полярности на командных выходах блока 17 управления закрываются транзисторы 12 и 15, открывается выключающий транзистор 16, а включающий транзистор 11 будет закрытым от второго выхода датчика. 23 состояния до смены полярности или до полного закрытия транзистора 2. Когда транзистор 12 закрывается, а транзистор
16 открывается, пересчитанный ток нагрузки с выхода датчика 18 тока начинает протекать по обмотке 10 .через диод 14 и открытый транзистор
16 ° 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. Коэффициент трансформации обмоток 6 и 10 выбирается из условия заданной кратности рассасывающего тока по отношению к насыщающему и может превышать его в несколько раз. В реэультате этого транзистор 2 выключается с минимальным временем рассасывания и крутым фронтом выключения. После выключения транзистора 2 меняется
5 полярность напряжений на выходе датчика 23 состояния на противоположную, тем саьым снимаются запрещающий сигнал на включение транзистора 11.
Изменяется также полярность напряжения на обмотках 20 и 21 перемагни10 чивания. В трансформаторе 3 управления напряжение на выходной обмот-, ке 5 создает начальный ток включения транзистора 1, который в дальнейшем через датчик 18 тока и управляющий
15 трансформатор 3 устанавливается пропорциональным току нагрузки. Дальнейшая работа регулятора протекает аналогично описанному .выше.
Предложенное техническое решение выгодно 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.
991566
ВНИИПИ Заказ 160/74 Тираж 685 Подписное
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä,óë.Ïpîåêòíàÿ,4 динения регулирующих элементов, а выходом соединенный между общей шиной управления и точкой соединения включающих и выключающих обмоток трансформаторов управления, крайние выводы выключающих обмоток через соответствующие диоды подключены к коллекторам выключающих транзисторов перемагничивающие обмотки трансформаторов управления подключены к соот ветствующим дополнительным выходам блока управления. с
2. Регулятор .по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что упомянутый блок управления содержит узел формирования команд, узел ограничения тока и датчик включенного-выключенного состояния регулирующих элементов, первый выход которого соединен с выходом узла формирования команд, второй выход подключен к входу узла ограничения тока, выходы которого соединены с дополнительными выходами блока управления, а соответствующие выходы узла формирования команд подключены к командным выходам блока управления и общей шине управления.
3. Регулятор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем,.что датчик
5 включенного-выключенного состояния регулирующих элементов блока управления 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 к второму выходу дат15 чика.
Источники информации, принятые 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.