ції траєкторії перемикання (рис. 7) визначається виразом:
Де, - найбільша робоча напруга на вході інвертора; м=10 - 4 c - період частоти перетворення.
Статичні втрати в зворотних діодах інвертора, що працює на активно-індуктивне навантаження, визначаються аналогічно втрат у транзисторах:
де? UVD=1В - пряме падіння напруги на діод (з урахуванням вольтамперної характеристики);
а=0,19 - коефіцієнт, залежить від глибини модуляції і кута зсуву між напругою і струмом;
? =1 - глибина модуляції;
? =30 ° - кут зсуву між напругою і струмом; VDдіф=0,3Ом - диференціальний опір діода (з урахуванням вольтамперної характеристики).
Динамічні втрати в діоді:
де QVD - заряд відновлення діода, приймемо рівним 10-6 Кл (ТУ діодів 2Д2990А).
Сумарні втрати в ключі:
Рп=РVTст + РVT дин + РVDст + РVDдін=0,08 + 41,25 + 0,065 + 0,55=41,945 Вт
Формування траєкторії перемикання транзистора, наведеною на рис. 8, дозволяє значно зменшити комутаційні втрати потужності і підвищити надійність роботи інвертора.
Малюнок 8 - Тимчасова залежність струму і напруги ключів інвертора з використанням ланцюга формування траєкторії перемикання транзисторів
Зменшення динамічних втрат в транзисторі при включенні досягається шляхом послідовного включення в колекторний ланцюг індуктивності, шунтуватися зворотним діодом з послідовно включеним потужним стабілітроном, пришвидшує процес виведення енергії з індуктивності.
Мінімум втрат при включенні досягається при виконанні умови:
Вибираємо дросель Д13-1 з параметрами:=0,315 мГн; Iп=0,5 А; fгр=100 кГц; R=0,45 Ом, діод 2Д245А з параметрами: Uобр=400 В; Iп=10 А; fгр=200 кГц; стабілітрон Д815А з параметрами: Ucт=5,6 В; ст max=1,4 А; Р=5 Вт
Розрахункова потужність стабілітрона визначається енергією, накопиченої в допоміжній індуктивності, розраховується за виразом:
Для зменшення динамічних втрат в транзисторі при його виключенні і захисту його від перенапруг використовуют RCD-ланцюг. Сумарні втрати в транзисторі і RCD-ланцюга залежать від величини ємності конденсатора. При відношенні часу заряду конденсатора до напруги джерела живлення до часу вимикання транзистора, рівному 2, 3, спостерігається мінімум динамічних втрат, і величина ємності конденсатора визначається зі співвідношення:
Вибираємо конденсатор К78-2 з ємністю С=5,6 нФ і UСном=1000 В.
Діод, включений послідовно з конденсатором, вибирається з умов максимального імпульсного зарядного струму конденсатора, який дорівнює колекторному току транзистора, і зворотного напруги, що прикладається до діода, рівного напрузі джерела живлення. Вибираємо діод 2Д230Б, що має характеристики: Uобр max=600 В; I імп=60А; t восст=0,5 мкс. Опір зарядного резистора вибирається з умови обмеження струму заряду конденсаторів RCD-ланцюгів на рівні максимально допустимого імпульсного колекторного струму транзистора при комутації ключів стійки інвертора, що працює на підвищеній частоті в режимі х.х. при максимальній напрузі живильної мережі. Однак у даній схемі цей струм обмежується індуктивністю, встановленої послідовно з транзистором, на рівні струму навантаження, отже, зарядний резистор не потрібен.
Розряд конденсатора RCD-ланцюга здійснюється при відкритому транзисторі, відносна тривалість включеного стану якого визначається як. При багаторазової модуляції з широтно-імпульсним регулюванням за синусоїдальним законом відносна тривалість відкритого стану ключів високочастотної стійки інвертора змінюється в діапазоні від 0 до 1. При?, Що змінюється в діапазоні від 0 до 0,5, часу для розряду конденсатора може бути недостатньо, але й струм, що протікає через транзистор, менше, ніж 0,5 Iнmax, оскільки cos? =0,87, тобто близький до одиниці, і перенапруження на транзисторі в цьому випадку невелика (менше напруги живильної мережі) і визначається за виразом:
Конденсатор RCD-ланцюга в цьому випадку дозаряджати до напруги джерела живлення.
Опір розрядного резистора визначається виразом:
Розрахункова потужність розрядного резистора:
Вибираємо резистор ОМЛТ - 2 - 1,8 кОм.
Динамічні втрати в транзисторах з ланцюгами формування траєкторії робочої точки знаходимо з виразу
Де відношення часу заряду конденсатора до часу виключення транзистора (часу наростання струму в дроселі до часу включення транзистора). Потужність втрат по ланцюгу управління транзистора незначна, і нею можна знехтувати. Сумарні втрати в ключі з формуванням траєкторії перемикання:
Р п=Р VTст + Р VT дин + Р VDст + Р VDдін + P p + P стаб=0,08 + 0,55 + 0,065 + 0,55 + 1,6 + 0,105= 2,95 Вт
