Инверторы с самовозбуждением

АИН на мощных силовых транзисторах.

Инверторы на мощных силовых транзисторах применяются для получения выходного напряжения синусоидальной или прямоугольной формы высокой частоты до 10-20 кГц.

По способу управления силовыми транзисторами рассматриваемые инверторы делятся на инверторы с внешним возбуждением и инверторы с самовозбуждением. В инверторах первой группы управление транзисторами осуществляется от внешнего задающего генератора, а значение и стабильность частоты выходного напряжения определяются выходными параметрами этого генератора. Инверторы второй группы представляют собой автогенераторные устройства, работающие в режиме устойчивых автоколебаний. Для инверторов с самовозбуждением значение и стабильность частоты выходного напряжения определяются значением и стабильностью питающего напряжения, а также параметрами самих автогенераторов.

Инверторы с самовозбуждением являются простейшими транзисторными инверторами, в которых функции линейного магнитного элемента исполняет силовой трансформатор. Управление транзисторами осуществляется с помощью специальных базовых обмоток, расположенных, наряду с первичной и вторичными обмотками, на магнитопроводе силового трансформатора. При этом базовые цепи мощных тиристоров с общим эмиттером могут питаться либо от одной обмотки со средней точкой, либо от одной обмотки без средней точки, либо от двух самостоятельных обмоток.

Рассмотрим схему инвертора с питанием базовых цепей транзисторов от двух самостоятельных обмоток (рисунок 5.22).

Пусть в произвольно выбранный момент времени t₁транзистор VT1 насыщен и открыт, а VT2 полностью закрыт и находится в режиме отсечки. Исходное состояние схемы поддерживается соответствующими полярностями напряжений на базовых обмотках трансформатора (без скобок) и переходах база – эмиттер силовых транзисторов.

Данное состояние схемы инвертора сохраняется до тех пор, пока не произойдет кратковременное насыщение силового трансформатора, в результате коллекторный ток открытого транзистора резко возрастает, стремясь в пределе к току короткого замыкания источника питания. Открытый транзистор выйдет из режима насыщения, после чего, под действием положительной обратной связи, состояние схемы изменится на противоположное исходному – транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется и перейдёт в режим насыщения (момент времени t₂). При этом полярности напряжений на обмотках силового трансформатора будут соответствовать показанным на рисунок 5.22а в скобках. При следующем насыщении силового трансформатора схема инвертора возвратится в исходное состояние.

Для активной нагрузки (рисунок 5.22.б) напряжения на первичной и вторичной обмотках поддерживаются в течение каждого рабочего полупериода постоянными и ток через открытый транзистор во времени постоянен и равен I_{к нас}.

(5.6)

где ω₁ и ω₂ – число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора;

– напряжение питания инвертора;

- максимальный коллекторный ток открытого транзистора;

– сопротивление нагрузки

Для активно – индуктивной нагрузки токи коллектора открытого транзистора и нагрузки в течение каждого рабочего полупериода не остаются неизменными во времени, а увеличиваются к концу полупериода, достигая своих максимальных значений непосредственно перед очередной коммутацией мощных транзисторов. При этом максимальный ток нагрузки:

I_{н max} = (5.7)

Максимальный коллекторный ток открытого транзистора:

I_{н max} (ω₂/ω₁) (5.8)

Эффективный ток нагрузки:

I_н = (5.9)

где = L_н/R_н – постоянная времени нагрузки; - рабочая частота; L_н – индуктивность нагрузки.

Вначале каждого рабочего полупериода ток активно-индуктивной нагрузки продолжает сохранять своё первоначальное направление благодаря накопленной в ней энергии. Вновь открывшийся транзистор инвертора оказывается в инверсном режиме, поэтому параллельно каждому транзистору, предназначенному для питания индуктивной нагрузки, рекомендуется включить обратный диод (VD1 и VD2). Через эти диоды избыточная электромагнитная энергия из цепи нагрузки возвращается в источник питания в начале каждого рабочего полупериода.

Дата добавления: 2014-01-05