Инвертор

 

Изобретение относится к электротехнике , преимущественно к транзисторным инверторам с пропорционально-токовым управлением, и может быть использовано в автономных системах электропитания повышенной мощности. Целью изобретения является увеличение мощности инвертора и упрощение его управления. В каждую преобразовательную 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 N транзисторных стоек 8,2, причем обмотки 10.1.5,... 10.N.5 трансформаторов 10.1,10.N включены последовательно и подключены в цепь нагрузки, обмотки 10.1.6., 10 N.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. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 M 7/5387 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ г б

7 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4471719/07 (22) 23.06.88 (46) 15.09.91. Бюл. М 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) А,В.Семирякин и Ю,И,Фокин (53) 621.314.57 (088.8) (56) PESC 77, р. 151, фиг, 3, Там же, с, 125 — 134,. фиг. 3. (54) ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к транзисторным инверторам с пропорционально-токовым управлением, и может быть использовано в автономных системах электропитания повышенной мощности. Целью изобретения является увеличение мощности инверторв и упрощение его управления. В каждую пре Ы 1б77829 А1 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 N транзисторных стоек 8,2, причем обмотки

10.1,5, ... 10.N.5 трансформаторов 10.1; 10.N включены последовательно и подключены в цепь нагрузки, обмотки 10.1.6., 10.N.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.

1677829

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к транзисторным инверторам с пропорционально-токовым управлением, и может быть использовано в автономных системах электропитания по- 5 вышенной мощности.

Целью изобретения является увеличение мощности инвертора и упрощение eto управления.

На фиг. 1 представлена схема инвертор- 10 ной ячейки; на фиг, 2 — схема управления; на фиг. 3 — схема мостового инвертора; на фиг. 4 — то же, полумостового.

8 инвертор (фиг. 1) входит по меньшей мере одна инверторная ячейка, содержа- 15 щая первую 1 и вторую 2 клеммы питания, третью 3 и четвертую 4 клеммы для подключения схемы управления, пятую клемму 5 для подключения одного из выводов первичной обмотки выходного 20 трансформатора инвертора. шестую 6 и седьмую 7 клеммы для подключения цепи положительной обратной связи (ПОС), 8.18.N транзисторные. стойки (где N — целое положительное число больше единицы), 25 которые включают первые 9.1,1 — 9,N,1 и вторые 9.1,2 — 9.N.2 биополярные транзисторы и 10.1 — 10,N трансформаторы тока с первыми 10.1,1-10М.1 и вторыми 10,1,2—

10,N.4 обмотками отрицательной обратной 30 связи (ОСС), обмотками 10.1;5-10,N,5 ПОС и 10.1.6 — 10.N.6 обмотками управления.

Схема управления (фиг. 2) содержит первую 11 и вторую 12 клеммы питания, клеммы 13 и 14 управления, выходные клем- 35 мы 15 и 16, логический элемент НЕ 17, логические элементы 2И-НЕ 18 и 19, транзисторы 20 и 21, диоды 22 и 23, транс. форматор 24 тока и токоограничивающий резистор 25. 40

Мостовой инвертор (фиг, 3) содержит первую 26 и вторую 27 шины питания, первую 28 и вторую 29 инверторные ячейки, схему 30 управления, выходной трансформатор 21 с нагрузкой 32. 45

Полумостовой 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. 50

Инвертор работает следующим образом (на примере полумостового инвертора по фиг.4).

На входную клемму 13 схемы 30 управления поступают импульсы синхронизации со 55 скважностью два от внешнего устройства (на фиг. 2 и 4 не показано). На входную клемму

14 схемы 30 управления поступают импульсы от широтно-импульсного модулятора (на фиг, 2 и 4 не показано), передний или задний фро которых синхрониэирован относит. 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,N.6 обмоток управления (фиг. 1) находится под нулевым напряжением, а поэтому первые 9.1.1, 9,2,1-9.N.1 и вторые

9,1,2, 9.2.2 — 9.N.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.N.6 управления начинает протекать ток, величина которого выбирается равной или несколько больше тока намагничивания любого из трансформаторов 10.1, 10.2 — 10.N 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 — 9N.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.N.1 транзисторов, первые 10.1.3, 10.2.3 — 10,N,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,N.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, 10.2.1-10М1 базовыми обмотками и третьими 10.1.5, 10.2.5-10.N.5 обмотками ПОС первые 9.1.1.

9.2,1 — 9.N.1 транзисторы регенеративно от4.

1677829

"Лог.1" транзистор 21 открыт и насыщен, а транзистор 20 начинает запираться, Вслед ствие этого направление протекания тока через цепь последовательно соединенных обмоток 10.1.6, 10,2.6-10.N.6 управления изменяется на противоположное, в результате чего вторые 9.1.2, 9.2,2 — 9М.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.N,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,N,5 обмоток ПОС, шестая клемма 6 инверторной ячейки 28, начало вторичной обмотки выходного трансформатора 31.

Вследствие возникновения положительной обратной связи между вторыми 10.1.2, 10.2.2-10.N.2 базовыми обмотками и третьими 10.1.5, 10.2,5-10;М,5 обмотками

ПОС вторые 9,1.2, 9.2.2-9.N.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.N.2, происходит за счет

ООС, действующей раздельно на каждый транзистор при протекании тока через вторые обмотки 10.1.4, 10.2.4-10.N.4 ООС.

40 пираются и переходят в режим насыщения.

Выравнивание токбв, протекающих через силовые выводы параллельно связанных первых 9.1.1, 9,2,1-9М1 транзисторов, происходит эа счет ООС, действующей раздельно для каждого из них при протекании тока через первые 10,1.3. 10,2.3-10.N.3 ООС обмотки. В момент окончания действия импульса от широтно-импульсного модулятора (уровень напряжения на входной клемме 14 изменяется с "Лог.1" на "Лог.0") инвертор переходит в исходное состояние, т.е. первые транзисторы 9.1.1, 9.2.1-9.N.1 запираются и протекание тока в первичной и вторичной обмотках выходного трансфор- 15 матора 31 прекращается.

При наличии на входной клемме 13 схемы 30 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 обм01ке 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 ."- Один цикл работы одновременно отпираются первые транзисторы 9.1,1, 9.2,1-9.М.1 первой инверторной ячейки 28 и вторые транзисторы

9.1.2, 9.2.2 — 9.М.2 второй инверторной я-бейки 29, а в другой — вторые транзисторы 9,1.2, 9.2,2 — 9,N,2 первой инверторнсй ячейки 28 и первые транзисторы 9,1.1, 9,2,1 — 9,N,1 второй инверторной ячейки 29.

Для обеспечения работоспособности инвертора при отказах нескольких первых

9.1.1, 9,2.1 — 9.N,1 и (или) вторых 9.1 2, 9.2.2—

9.N.2 транзисторов ин верторной ячейки (короткое замыкание перехода база-змиттер, база-коллектср или промежутк=- аллектооэмиттер, а также обрыв любых 4". электродов) необходимо включать г-лавкие предохранители в силовую цег,: каждого иэ них (не показаны), а кол 1чество витков каждой из обмоток трансформатороэ О.".:, 10.2-10,N тока на основании закона полного ток = для трансформатора должно выбираться и:: соотношения

lyly+ 1иЮпсс ". Р аас = й-М

= б нас б где ly — величин"-. тока нам" :.. вания

Jl l0 6 0 1 0 и э 1 0 . 1 — 1 О . N т р а н с ф г р м а -, 0 р о в тока; ! н — величина така нагруэ, . :,".нвеотора; б нас ВЕЛИЧИНа ТОКа:азk . НЕОбхб .. .Имая для насыщения людного и;" -ранзис =. ров, входящих в инвертор ую я-.ы .ку;

М вЂ” допускаемое число вышедших: гэ строя транзисторов в верх:-..ем и;,или) ник;нем плече транзисторной стойки инверторной ячейки;

Wy число витков KB>Kpov из Обмо "0K управления (10.1.6-10. NG);

Юпос — число витков каждой иэ обмоток ПОС (10.1,5-10.N,5);

WQQc — числО витков каждой из Обмоток

ООС(10.1.3-10.N3 и 10.1.4 — 10,8.4):

1677829

М/е — число витков каждой из базовых обмоток Я0,1.1 — 10.N.1 и 10.1,2-10.N.2).

При этом в случае выхода иэ строя тран.зисторов ток !к, 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 выводы 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 юшийся 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 ячейку введена по крайней мере еще одна дополнительная транзисторная стойка, также подключена к первому, второму и пятому выводам, причем третьи обмотки положи15 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 цег<ь и подключены к третьему и четвертому выводам.

2. Инвертор по и 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что указанные инверторные ячейки соединены llo 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 инвертор30 ных ячеек объединены между собой, схема управления подключена к третьим выводам соответствующих инверторных ячеек, а четвертые выводы инверторных ячеек объединены между собой.

35 3. Инвертор по и. 1, о т л и ч а,ю щ и йс 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.

М 77829

1677829

Фиг.4

Составитель С. Коняхин

Редактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

Заказ 3121 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