Обеспечение благоприятного переключения транзисторов инвертора тока в преобразователях со звеном повышенной частоты

Abstract

Актуальность работы определяется необходимостью уменьшения динамических потерь в транзисторах преобразователя со звеном повышенной частоты на основе регулируемого инвертора тока. Цель работы: анализ коммутационных процессов в регулируемом инверторе тока, разработка схемы и способа регулирования выходного тока, обеспечивающих безопасную траекторию переключения силовых транзисторов. Методы исследования основаны на общих положениях теории электрических цепей, теории алгебраических уравнений, вычислительных методах и использовании современных инструментальных систем и методов математического моделирования. Результаты. Рассмотрены коммутационные процессы при резонансном переключении транзисторов инвертора тока в преобразователе со звеном повышенной частоты. Показано, что блокирующие диоды инвертора ограничивают амплитуду резонансных колебаний тока транзисторов на уровне тока входного дросселя. Исключение блокирующих диодов и включение обратных диодов транзисторов приводит к возможности реверса тока коммутирующего дросселя и существенному завышению тока транзисторов, определяемому в этом случае балансом мощности реактивных элементов коммутационного контура. Исследованы коммутационные процессы транзисторов инвертора при фазовом регулировании выходного тока, при этом установлено, что на интервале закорачивания входного источника ток транзистора состоит из составляющей тока самого источника питания и составляющей тока, накопленного в коммутирующих дросселях при разряде конденсатора включаемого транзистора. Показано, что максимальный ток транзисторов определяется соотношением волнового сопротивления коммутирующего контура и сопротивления нагрузки. Составлены уравнения энергобаланса, на основе которых получены соотношения, позволяющие определить максимальные значения электрических параметров транзисторов. Сделаны выводы, проведено обсуждение полученных результатов.

The relevance of the research is determined by the need to reduce dynamic losses in transistors of the inverter with high frequency link based on the current adjustable inverter. The aim of the research is to synthesize the current inverter scheme and to develop the method of its regulation, providing a safe switching of transistors. Research methods are based on the general theory of electrical circuits, theory of algebraic equations, computing methods and the use of modern instrumental systems and methods of mathematical modeling. Results. The paper considers switching processes in case of resonant switching of transistors of the current inverter in the converter with the high-frequency link. It is shown that blocking diodes of the inverter restrict amplitude of resonance oscillations of current of transistors at the level of current of the input choke. The exception of blocking diodes leads to essential uprating of current of the transistors, defined by balance of power of reactive elements of a resonant circuit. The authors have studied switching processes of transistors of the inverter in case of phase regulation of an output current. It was ascertained that on the interval of input source short circuit the transistor current consists of the source current component and current component accumulated in switching chokes in case of the capactor discharge. The authors derived the energy balance equations. They were the base for obtaining the ratios which allow defining the maximum values of current in transistors. The authors made conclusions and discussed the results.