Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

Однофазные транзисторные инверторы широко применяются в различных вторичных источниках питания в диапазоне мощностей от десятков Вт (бытовая видео и аудио аппаратура) до нескольких кВт (электросварочные аппараты инверторного типа, однофазные плазмотроны, низковольтные электроприводы специального назначения и т.д).

Известны однофазные инверторы, содержащие транзисторный мост, подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания, а диагональю переменного тока - к трансформаторной нагрузке в виде силового согласующего трансформатора, связанного вторичной обмоткой с упомянутой нагрузкой. Для возврата реактивной мощности в источник питания транзисторный инвертор шунтируется обратным диодным мостом [1].

Высокая частота на выходе инвертора позволяет резко уменьшить габариты силового согласующего трансформатора. Современные фирмы-производители источников питания инверторного типа доводят частоту инверторов до 100 кГц, при выходной мощности в три и более кВт [2]. Однако повышение частоты инвертора порождает ряд проблем: увеличиваются коммутационные потери в силовых транзисторах и других полупроводниковых элементах инвертора; растут требования к частотным характеристикам элементной базы и, следовательно, растет ее стоимость; из-за неизбежной асимметрии в диагонали переменного тока транзисторного моста появляется постоянная составляющая, что делает неэффективной мостовую схему. Трансформатор требуется выполнять с зазором в сердечнике и использовать лишь на частной петле гистерезиса. Именно последняя из перечисленных проблем обусловила переход от "классических" мостовых инверторов к однотактным инверторам.

Исключить постоянную составляющую в выходном напряжении инвертора позволяет устройство, у которого последовательно с первичной обмоткой силового согласующего трансформатора включен конденсатор [3]. Однако в этом случае возможно возникновение резонанса напряжений из-за последовательного соединения индуктивности (трансформатор) и емкости (конденсатор), даже если Хс ≠ ХL, где Хс - реактанс конденсатора, а ХL - реактанс трансформатора. Резонанс напряжений, как известно, может привести к существенным перенапряжениям, особенно на холостом ходу установки, то есть при отсутствии нагрузки, и нарушить работоспособность устройства.

Устройство [4], позволяющее исключить резонанс напряжений при любых соотношениях реактансов трансформатора и последовательно соединенного с ним конденсатора, содержит обратный диодный мост и подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания со сглаживающим конденсатором на выходе, а диагональю переменного тока к трансформаторной нагрузке через последовательно включенный с первичной обмоткой трансформатора конденсатор, упомянутый трансформатор снабжен дополнительной обмоткой возврата реактивной мощности, подключенной к диагонали переменного тока обратного диодного моста, а между одним из полюсов диагонали постоянного тока обратного диодного моста и одноименным полюсом источника питания включен в проводящем направлении по отношению к упомянутому диодному мосту транзисторный ключ, управляющий вход которого связан с логической схемой "И" в составе двух оптоэлектронных пар и резисторного делителя напряжения, причем светодиоды упомянутых оптоэлектронных пар соединены согласно-последовательно друг с другом и объединены общей точкой с одной из вершин диагонали переменного тока транзисторного моста, а их свободные выводы через токоограничивающие резисторы подключены в проводящем направлении к полюсам источника питания. Фотодиоды упомянутых оптоэлектронных пар также соединены согласно-последовательно, анод одного из которых подключен к управляющему входу транзисторного ключа, а катод другого фотодиода - к общей точке упомянутого резисторного делителя напряжения в составе двух последовательно соединенных резисторов, концы которых подключены параллельно упомянутому транзисторному ключу.

Транзисторный ключ проводит ток лишь кратковременным импульсом, поэтому тепловые потери в нем невелики. Также кратковременно проводит ток и дополнительная обмотка, поэтому она может быть выполнена проводом малого сечения и не увеличивает объем меди. Таким образом, последнее устройство имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с вышеупомянутыми.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Прянишников В.А. Электроника. С.Петербург, «Корона-Принт», 1998.
  2. Transpoket - Австрия, каталог 1996.
  3. Магазинник Л.Т., Магазинник Г.Г., Шингаров В.П. Вторичный источник питания. Патент РФ БИ № 16, 1999.
  4.  Магазинник Л.Т., Магазинник Г.Г., Шингаров В.П. Однофазный мостовой транзисторный инвертор. Патент РФ № 2216093, БИ № 31, 2003.