Двухтактный стабилизирующий инвертор

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в устройствах преобразования электрической энергии. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности. Инвертор содержиттрансформатор 1, конденсатор 3, силовые транзисторы 4 и 5, эмиттерный выключатель 6, датчик 7 прямого тока, ограничители 10 и 11 напряжения, резистор 12, обмотку 13 обратной связи, компаратор 14, резистор 15 начального запуска. Введены конденсатор 16 и резистор 17. Введение элементов 16 и 17 и изменение функциональных связей позволяет упростить управление инвертором, отказаться от дополнительных источников питания и тем самым повысить надежность инвертора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 2 (21) 4847971/07 (22) 04,07.90 (46) 07.03.92, Бюл, ¹ 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский ки н офотои нститут (72) И.С.Горянский и В,В.Зайцев (53) 621.314 57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 729772, кл. Н 02 М 3/335, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1592905, кл. Н 02 М 3/335, 1988. (54) Д ВУХТАКТН Ы Й СТАБ ИЛ И 3 И РУЮЩИЙ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в устройствах

„„, Ы„„1718347 А1

2 преобразования электрической энергии.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его надежности. Инвертор содержиттрансформатор1, конденсатор 3, силовые транзисторы 4 и 5, эмиттерный выключатель 6, датчик 7 прямого тока, ограничители 10 и 11 напряжения, резистор 12, обмотку 13 обратной связи, компаратор 14, резистор 15 начального запуска. Введены конденсатор 16 и резистор 17. Введение элементов 16 и 17 и изменение функциональных связей позволяет упростить управление инвертором, отказаться от дополнительных источников питания и тем самым повысить надежность инвертора, 1 ил, 1718347

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах преобразования электрической энергии.

Известен двухтактный стабилизирующий инвертор, включающий силовой трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с дросселем переменного тока, силовые управляемые ключи, датчик прямого тока инвертора, обмотку положительной обратной связи (ПОС), обеспечивающую периодическое и поочередное отпирание ключей, и блок запрета проводящего состояния ключей, соединенный с выходом компаратора, входы которого подключены к источнику опорного напряжения и выходу датчика прямого тока. B этом инверторе не предусмотрены меры, направленные на запрет, проводящего состояния ключей на время изменения напряжения между силовыми электродами ключей (на время коммутации), Это приводит к снижению помехоустойчивости и надежности инвертора.

Наиболее близким к изобретению является двухтактный стабилизирующий инвертор, включающий силовой трансформатор с рассеянием, первичная обмотка которого, шунтированная конденсатором, соединена через силовые ключи и датчик прямого тока инвертора с питающими шинами, а управляющие электроды ключей подключены к блоку запрета их проводящего состояния непосредственно и черезтокозадающие резисторы к обмотке ПОС, концы которой через выпрямитель подключены к общей шине инвертора, компаратор, один из входов которого подключен к исто нику опорного напряжения, а другой — «выходу датчика прямого тока. Этот инегр-ор снабжен датчиком инверсного тока, включенным в его питающую цепь, и цепью ПОС, первый вход и первый выход которой подключены между выходом и соответствующим входом компаратора, а второй выход подключен к входу блока запрета проводящего состояния ключей, конденсатором питания цепи ПОС, подключенным через второй выпрямитель к обмотке ПОС трансформатора, и формирователем импульса сброса, вход которого подключен к датчику обратного тока. а выход соединен с вторым входом цепи ПОС. Цепь ПОС содержит два резистора, диод и эмиттерный повторитель, Блок запрета проводящего состояния силовых транзисторов может быть выполнен в виде эмиттерного выключателя, размыкающего-цепь эмиттеров высоковольтных силовых транзисторов на время коммутации. На это время ограничение потенциала базовых выводов осуществляется ограничителями, например стабилитронами или цепочкой последовательно соединенных диодов.

К недостаткам инвертора относится сложность, связанная с наличием датчика

5 инверсного тока, формирователя импульса сброса и многоэлементной цепи ПОС, имеющей дополнительный источник питания с конденсатором, подключенным через выпрямитель к обмотке ПОС. Сложность ука10 занного инвертора снижает его надежность.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его надежности.

Обратный ток образуется при выводе

15 энергии, накопленный в индуктивности рассеяния силового трансформатора инвертора, которая частично возвращается в источник питания, а частично поступает в нагрузку. При протекании этого тока энер20 гия от внешнего источника питания не потребляется. Направление протекания обратного тока противоположно направлению протекания прямого тока инвертора.

На чертеже показана схема двухтактно25 го стабилизирующего инвертора.

Двухтактный стабилизирующий инвертор содержит трансформатор 1 с рассеянием, имеющий первичную обмотку, образованную двумя полуобмотками 2 со

30 средней точкой, шунтированную конденсатором 3. Первичная обмотка через силовые транзисторы 4 и 5, эмиттерный выключатель

6 и датчик 7 прямого тока соединена с питающими шинами 8 и 9 инвертора. Базы сило35 вых транзисторов 4 и 5 подсоединены к ограничителям 10 и 11 напряжения, а также через резистор 12 к обмотке 13 положительной обратной связи (ПОС) трансформатора

1. Инвертор содержит компаратор 14 и ре40 зистор15 первоначального пуска. Инвертор снабжен конденсатором 16 и резистором

17, общая точка ко орых подключена к второму входу компаратора 14, первый вход которого подключен к шине 18 опорного

45 напряжения.

Инвертор работает следующим образом, При поступлении питающего напряжения компаратор 14 устанавливается в состо50 яние высокого выходного уровня ("1"), эмиттерный выключатель 6 открывается.

Через резистор 15 подается сигнал на открывание транзистора 4, который затем за счет обмотки 13 ПОС входит в насыщение.

55 Ток через транзистор 4 начинает линейно нарастать, одновременно нарастает ток в силовой цепи инвертора, протекающий через датчик 7 прямого тока, При достижении порога срабатывания компаратор 14 переходит в состояние низкого выходного уров1718347

10

20 ния и в точке соединения эмиттеров транзи- че отаров 4 и б уствиавпивавтся прибпиаи- вь ня (и0"), при этом эмиттерный выключатель

6 закрывается и размыкает эмиттерные цепи транзисторов 4 и 5. Ток транзистора 4 замыкается теперь через его базовую цепь. потенциал базы ограничивается надопустимом уровне при помощи ограничителя 10 напряжения. При протекании тока в цепи базы потенциал эмиттеров равен сумме напряжений на обратном сопротивлении перехода эмиттер — база транзистора 4 и на ограничителе 10 (выполненного, например, в виде стабилитрона). После окончания протекания коллекторного тока ограничителем

10 ограничивают напряжение на базе транзистора 4, поступающее от обмотки 13 ПОС трансформатора, на время первой половины коммутационного процесса (изменения напряжения на коллекторах при закрывании транзистора 4 и подготовке к открыванию транзистора 5). После изменения полярности напряжения на обмотке 13 ограничитель 11 ограничивает напряжение на базе транзистора 5. На объединениях эмиттерах транзисторов 4 и 5 при этом существует напряжение, меньше базового на прямое падение на переходе база-эмиттер.

Таким образом, при достижении сигналом с датчика 7 прямого тока порога срабатывания компаратора 14 и закрывания эмиттерного выключателя 6, на общей точке эмиттеров транзисторов 4.и 5 существует положительное напряжение. Это напряжение при помощи введенного конденсатора

16 передается на другой вход компаратора

14 и изащелкиваети его. Указанное напряжение существенно выше опорного напряжения на другом входе компараторг 14. Это превышение превосходит максимально возможный уровень помех, генерируемых во время коммутационного процесса в инверторе. Указан ное и ревы шение сохраняется при отсутствии сигнала с выхода датчика 7 прямого тока (компаратор 14 изащелкивается" и сохраняет состояние иОи при пропадании сигнала с датчика 7). Для возврата компаратора 14 в состояние и1", разрешающее открывание эмиттерного выключателя

6,. и, следовательно, работу инвертора, не/ обходимо снять сигнал его положительной обратной связи. Указанное происходит в первый момент протекания обратного тока, обеспечивающее пропадание положительного напряжения в общей точке эмиттеров транзисторов 4 и 5. При протекании обратного тока открывается встроенный паразитный диод (показан пунктиром) эмиттерного выключателя 6, открывающийся транзистор

5 переходит в режим инверсного насыще25

55 тельно нулевой (или слегка отрицательный) потенциал относительно общей шины инвертора (которой можно считать выход датчика 7 прямого тока, общие точки ограничителей 10 и 11 и выключателя 6). При поступлении через конденсатор 16 на вход компаратора 14 этого потенциала он перебрасывается в состояние "1и на выходе, эмиттерный выключатель 6 включается и после полного вывода накопленной электромагнитной энергии транзистор 5 переходит в режим прямого насыщения и начинается новый такт работы инвертора.

Конденсатор 16 играет роль разделительного конденсатора. Он осуществляет передачу положительного потенциала на вход компаратора на все время коммутации.

При открывании эмиттерного выключателя

6 конденсатор 16 восстанавливает свое первоначальное разряженное состояние через резистор 17, Постоянная времени разряда конденсатора 16 через резистор 17 должна быть меньше минимального интервала протекания прямого тока, чтобы конденсатор

16 успел полностью восстановить свое состояниеие до начала коммутации. Наличие конденсатора 16 способствует автоматическому запуску инвертора в случае паразитного закрывания (при первоначальной подаче питания) эмиттерного выключателя.

Ток через конденсатор 16 протекает ограниченное время, пока не произойдет его полный заряд; после этого происходит обрыв цепи протекания тока и компаратор 14 автоматически переходит в состояние и1", разрешающее открывание эмиттерного выключателя. Инвертор включается.

Первоначальный заряд конденсатора 3 осуществляется через постепенно открывающийся при включении силовой транзистор

4, при этом ток заряда конденсатора 3 ограничивается за счет внутреннего сопротивления транзистора 4.

B процессе стационарной работы инвертора перезаряд конденсатора 3 осуществляется через полуобмотки 2, минуя цепи силовых транзисторов 4 (5). При перезарядке конденсатора 3 напряжение на закрывающемся силовом транзисторе 4 (5) плавно нарастает от нуля до двойного силового питания, что приводит к уменьшению коммутационных помех и повышает надежность работы инвертора.

Формула изобретения

Двухтактный стабилизирующий инвертор, содержащий трансформатор с рассеянием, первичная обмотка которого. шунтированная конденсатором, соединена рез силовые транзисторы, эмиттерный ключатель и датчик прямого тока с пита1718347

20

30

40

50

Составитель С.Коняхин

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н.Химчук

Заказ 889 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 ющими шинами, а базы силовых транзисторов подсоединены к ограничителям напряжения непосредственно и через токозадающий резистор к обмотке положительной обратной связи трансформатора, компаратор, первый вход которого подключен к шине опорного напряжения, и резистор первоначального пуска, отличающийся тем, что, с целью упрощения инвертора и повышения его надежности, он снабжен конденсатором и резистором, общая точка которых подключена к второму входу компаратора, другой вывод конденсатора подключен к

5 точке соединения эмиттеров силовых транзисторов, другой вывод резистора подключен к выходу датчика прямого тока, а выход компаратора подключен к входу управления эмиттерного выключателя.