Транзисторный инвертор

Oll HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических респубпии (и) 989711 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 30 03,81 (21) 3267656/2ч-07 с присоелинением заявки ¹(23 } Приоритет

Опубликована 1. .01. 83, бюллетень № 2

Дата опубликования описания 15 . 0 1. 83 (5l jN. Кл.

Н OZ Н 7/537

Гасударственный квинтет (53)3 Л,К621.314, .g7(088.8) дв делам нэебретеннй

II OTNPbtTHH и Е -.В kyp öèíà (72) Авторы изобретения

Г.М.Мустафа, Г.В.Барегамян, Р.Ш.Рудицк к кой Революции

Всесоюзный ордена Ленина и ордена Октяб электротехнический институт им. B. И. Л (71) Заявитель (5 ? ТГАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и может найти применение во вторичных источниках питания.

Известен транзисторный инвертор, в котором для снижения динамических 5 потерь транзисторов используются реактивные цепочки (1j.

Наиболее близким к изобретению является транзисторный инвертор, выполненный по мостовой схеме и содержащий 1о в каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных конденсатора и диода, причем диод и транзистор включены согласно относительно основного источника питания, дроссель,включенный последовательно с транзистором, возвратный диод t 2 ).

В указанных инверторах для ограничения скорости нарастания напряжения при запирании транзистора используются конденсаторы. Однако в момент отпирания через транзистор имеет место скачок тока разряда конденсатора, что создает дополнительные динамические потери.

Цель изобретения - снижение динамических потерь транзисторов .инвертора путем уменьшения скорости нарастания разрядного тока конденсаторов.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный инвертор, .выполненный по мостовой схеме и содержащий в каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных конденсатора и диода, причем диод и транзистор включены согласно относительно основного источника питания, дроссель, включенный последовательно с транзистором, возвратный. диод, между разноименными обкладками конденсаторов верхне" го и нижнего плеч согласно с основ" ным источником включен вспомогательный источник литания, диоды указан" ных цепочек верхнего и нижнего плеч подключены к разноименным силовым

98971 электродам соответствующих транзис.торов, между которыми включены указанные дроссели, а возвратные диоды подключены непосредственно к транзисторам. 5

Кроме того, с целью уменьшения времени коммутации между транзисторами может быть включена цепочка из последовательно соединенных дополнительных дросселя, резистора и 10 диода, причем последний включен согласно с возвратными диодами.

На фиг, 1 представлена фаза основной схемы инвертора: на фиг. 2— усовершенствованная схема фазы ин- >s вертора; на фиг. 3 - (a, 5,5,7.)-схемы практической реализации вспомогательного источника питания.

В качестве конкретного примера рас 20 смотрим мостовую схему транзисторного инвертора. Фаза инвертора >,фиг.1) со-. стоит из двух последовательно включенных плеч и содержит транзисторы и 2,параллельно которым в обратном направлении включены возвратные диоды соответственно 3 и 4. Транзисторы фазы соединены между собой с помощью дросселя 5, к средней точке которой подключена нагрузка 6. Кроме основного источника 7 питания, фаза содержит также вспомогательный источник 8 питания, который положительным полюсом через диод 9 подключен к общей точке коллектора транзистора 2 и дросселя 5, а через конденсатор 10к эмиттеру транзистора 2. Отрицательным полюсом источник 8 через диод 11 подключен к общей точке дросселя 5 и эмиттера транзистора 1, а через конденсатор 12 - к коллектору транзис-, тора 1.

Инвертор способен работать как в нерегулируемом, так и в регулируемом режимах. В последнем случае, например при широтно-импульсной модуляции с несколькими переключениями одного и того же транзистора за полупериод основной частоты преобразования, реализуются два типа коммутации: от в возвратного диода к транзистору сложного плеча и наоборот.

Первый тип коммутации осуществляется в три этапа.. Рассмотрим коммута-. цию тока от диода 4 к транзистору 1. N

В предкоммутационном состоянии проводит диод 4 . Конденсатор 10 раз-! ряжен, а конденсатор 12 заряжен.

4

Коммутация начинается отпиранием транзистора 1. При этом появляется плавно нарастающий ток i через тран.1 зистор и верхнюю половину дросселя 5, вызывающий уменьшение тока i нижней половины дросселя 5. Первый этап заканчивается прохождением i2 через нуль запиранием диода 4 ). На этом этапе напряжения конденсаторов не меняются °

Второй этап начинается отпиранием диода 9. После этого момента происходит плавный перезаряд конденсаторов, при этом конденсатор 10 заряжается по цепи 7-1-5-9-10-7, а конденсатор

12 разряжается по цепи 12- 1-5-9-8-12.

Через транзистор 1 протекает сумма токов нагрузки и ток разряда конденсатора 12, При максимальном токе нагрузки указанная сумма определяет максимальный перегрузочный ток транзистора во всем коммутационном интервале независимо от типа коммутации.

Второй этап заканчивается разрядом конденсатора 12 и зарядом конденсатора

10.

На третьем этапе проводят диоды

9 и 11. Здесь напряжения конденсаторов не меняются, а токи и i>cna1 дают, причем ток !1 до значения тока нагрузки, а ток 1 — до нуля. Процесс коммутации завершается прохождением тока i> через нуль, т.е. запиранием диодов 9 и 11.

Аналогичным образом происходит коммутация тока от диода 3 к транзистору 2.

Второй тип коммутации также проходит в три этапа. Рассмотрим коммутацию тока от, транзистора 1 к диоду 4.

В предкоммутационном состоянии открыт только транзистор 1. Конденсатор 12 разряжен, а конденсатор 10 заряжен. !

Коммутация начинается запиранием транзистора 1. Отпирается диод 11 и происходит плавный перезаряд конденсаторов, при этом конденсатор 12 заряжается по цепи 7-12-11-5-6-...(другая фаза ) ....-7, .а конденсатор разряжается по цепи 10-8-11-5-6-... (дру» гая фаза ) - ...-10.

Для полной коммутации тока необходимо, чтобы конденсатор полностью разрядился. Однако при малых значениях тока нагрузки коммутация может затянуться и очередная коммутация

5 . 9о -1 диод-транзистор начнется с ненормального состояния, Чтобы избежать этого, с некоторой задержкой (относительно момента выключения транзистора 1), включается транзистор 2. Если ток нагрузки велик, то отпирание диода 4 происходит до момента включения транзистора 2, так что последний не влияет на процессы в схеме.

На втором этапе проводят диод ll 10 и транзистор 2. Последний создает дополнительные пути разряда конденсатора 10 по цепи. 10-8-11-5-2-10 и заряда конденсатора 12 по цепи 7-12-.

-11-5-2-7. В момент достижения на- ls пряжения конденсатора 12 значения Е i меняет знак, запирается транзистор 2 и отпирается диод 4. Этап заканчивается полным разрядои конденсатора 10.

Третий этап начинается отпираниеи zo диода 9. При этом ток i замыкаясь по цепи 5-9-8-11-5 с противо-ЭДС, спадает до нуля. Запиранием дополнительных диодов 9 и 11 процесс коммутации завершается. 25

Аналогичные процессы имеют место при коммутации тока от транзистора 2 к диоду 3.

Время коммутации зависит от индуктивности дросселя 5 и величины напря-зо жения источника 8 и складывается из трех интервалов, соответствующих трем этапам. Это время тем дольше, чем больше энергия, накапливаеиая в индуктивности дросселя 5 во время ком- з мутации.

На фиг. 2 представлена фаза усовершенствованной схемы инвертора, где параллельно коммутирующей индуктивности подключена шунтирующая 4в цепь, состоящая из дополнительных резистора 13, диода 14 и дросселя 15.

Процессы в схеме качественно не отличаются от процессов s схеме по фиг. 1, однако благодаря наличию шун-4 тирующей цепи в индуктивности дросселя 5 накапливается при коммутации иеньше энергии, что уменьшает время коммутации.

На фиг. 3 представлены четыре из возможных вариантов практического выполнения вспомогательного источника 8 питания. На фиг. 3а источник 8 заменен стабилитроном 16, на фиг.3о - параллельно соединенным стабилитроном 16 и конденсатором 17, на фиг. 3О добавлено еще и ограничи11 6 вающее сопротивление 18, а на фиг.3 параллельной RC-цепью (19-20).

Таким образом, благодаря включению в цепи перезаряда конденсаторов дросселя и вспомогательного источника питания и совмещению процессов перезаряда скорости изменения токов в транзисторах уменьшаются, что и позволяет снизить в них динамические потери.

Формула изобретения

1. Транзисторный инвертор, выполненный по мостовой схеме и содержащий в каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных конденсатора и диода, причем, диод и транзистор включены согласно относительно основного источника питания, дроссель, включенный последовательно с транзистором,: возвратный диод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения динамических потерь транзисторов, между разноименными обкладками конденсаторов-верхнего и нижнего плеч согласно с основным источником включен вспомогательный источник питания, диоды указанных цепочек верхнего и нижнего плеч подключены к разноименным силовым электродам соответствующих транзисторов, между которыми включены указанные дроссели, а возвратные диоды подключены непосредственно к транзистораи.

2. Инвертор по п.l, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения времени коммутации, .между транзисторами включена цепочка из последовательно соединенных дополнительных дросселя, резистора и диода, причем последний включен согласно с возвратныии диодаии, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электронная техника в автоматике. Сб. статей под ред. Ю.И.Конева, вып. 3., И., "Сов. радио", 1972, с.140-141, рис. 3.

2.Evans P.Î.,Hill-Cottingham R.l., Some Aspects of Power Trans stor lnverter 0esiqn.-IEE l. "Electric

power appl.1cations", Jûnå, 1979, vol ° 2, И 3, рр.73-80.

989711

17

Составитель А. Селезнев

Редактор Л. Алексеенко Техред Ж. Кастелевич Корректор Е. Рошко

Заказ 11147/76 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4