Однофазный инвертор

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное синусоидальной форьы посредством инверторов . Цель - упрощение и повышение КПД. Инвертор содержит основные 4 и 5 и дополнительные 8 и 9 модулирующие ключи, на которые подаются широтномодулированные по синусоидальному закону сигналы с блока 17 управлеиия, Введение вторых основного 5 и дополнительного 9 модулирующих ключей, зашунтированных возвратными диодами, позволяет получить неискаженное синусоидальное выходное напряжение при нагрузке с любым коэффициентом мощности. 2 ил. а 9 (Л Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 H 02 М 7/5395

Зри.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. (y

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ / (54-) ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянно5

Ю (21) 3337018/24-07 (22) 15.09.81 (46) 23.07.87. Бюл. Ф 27 (72) В.С.Моин (53) 62),314,58 (088.8) (56) Электроника, 1979, И 16, т. 59, с. 69.

Авторское свидетельство СССР

Н 1246304, кл, Н 02 М 7/5395, 1981.

„„SU„„1325649 А 1 го напряжения в переменное синусоидальной .формы посредством инверторов. Цель — упрощение и повышение

КПД. Инвертор содержит основные 4 и 5 и дополнительные 8 и 9 модулирующие ключи, на которые подаются широтномодулированные по синусоидальному закону сигналы с блока 17 управления.

Введение вторых основного 5 и дополнительного 9 модулирующих ключей, зашунтированных возвратными диодами, позволяет получить неискаженное синусоидальное выходное напряжение при нагрузке с любым коэффициентом мощности. 2 ил.

Ф ф

13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы посредством инверторов.

Цель изобретения — повышение КПД путем уменьшения общего числа силовых ключей.

На фиг.1 показана принципиальная схема инвертора; на фиг.2 — диаграммы токов и напряжений.

Инвертор (фиг.1) содержит силовой трансформатор 1 с первой и второй первичной 2 и вторичной Э обмотками.

Первичная обмотка 2 через первый и второй основные модулирующие ключи, выполненные на транзисторах 4 и 5, соединена с входными. выводами 6 и 7, а вторичная обмотка 3 через встречнопоследовательно соединенные дополнительные модулирующие ключи„ выполненные на транзисторах 8 и 9, соединена с выходными выводами инвертора 10 и 11, между которыми включен фильтрующий конденсатор 12, Транзисторы 4,5,8 и 9 шунтированы возвратными, диодами 13"16 соответственно. Входные цепи транзисторов соединены с выходами блока 17 управления, диаграмма выходных сигналов . которого показана на фиг.2, На вход блока 17 может быть подан сигнал, снимаемый с датчика 18 тока нагрузки, Инвертор работает следующим образок.

Имеющиеся в блоке 17 задающий генератор и модулятор ширины импуль+. сов вырабатывают импульсы несущей частоты, превышающей в несколько десятков или сотен раз выходную частоту инвертора. Ширина этих импульсов tä промодулирована по почти синусо-идальному закону с частотой, равной выходной частоте инвертора. При этом максимальная относительная длительность импульса = t„ /Т„ (фиг.2}, где Тн — период несущей частоты, не превышает значение 0,5, Указанные основные импульсы посредством распределителя, имеющегося в блоке 17, подаются на транзистор 4 (5 ) на интервале углов от ц до и, когда ток чагрузки i„ ïðîõîäèó в прямом направ— ленни (фиг.2). Угол ц является углом сдвига фаз между током и напряжением р а тном р ежике .

50 нагрузки. В блоке 17 формируетсч также дополнительные импульсы с длителькостью цд = (1- 7) Т„, которые подаются на транзистор 8 в интервале углов от Tr до Г + Y и на транзистор 9 в интерв че углов от 0 до у. На интервале углов от м + у до 2ir и углов от у до и постоянно открыты транзисторы 9 и 8 соответственно. Момент перехода тока нагрузки через нуль (точ= ка (на фиг.2 ) может быть зафиксирован, например, посредством датчика

i8 тока и по его команде переключается указанный распределитель импуль-" сов.

При рассмотренном алгоритме управления транзисторами инверторов схема работает как обратимый трансформаторный преобразователь постоянного напряжения, работающий на повышенной частоте, коэффициент передачи Ilo напряжению которого изменяется по синусоидальному закону с периодом выходной частоты. Трансформатор 1 выполнен либо с зазором, либо на сердечнике с невысокой проницательностью (мопермаллой, перминвар, феррит и т.п.),и поэтому выполняет одновременно функции накопительного дросселя.

На интервале прохождения тока нагрузки в прямом направлении (от у до п) при открытом транзисторе 4 (интервал, t„ ) в трансформаторе 1 накапливается энергия, диод 16 при этом закрыт, и нагрузка питается током разряда конденсатора 12} а при закрытом транзисторе 4 (интервал Тп—

t„„) трансформатор 1 отдает накопленную энергию в нагрузку через диод 16 и транзистор 8. На интервале прохождения тока нагрузки в инверсном направлении (от 0 до g ) при открытом транзисторе 9 (интервал tи }

ИД происходит накапливание энергии в трансформаторе 1 со стороны обмотки

З„а при закрытом транзисторе 9 (интервал T„ tä = t о) накопленная цО энергия отдается в источник питания (ток обмотки 2 проходит через диод

13). При этом инвертор работает в обДиаграмма интервалов проводимости диодов 15 и 16 совпадает с аналогичной диаграммой проводимости транзисторов 8 и 9 соответственно (фиг.2)

Ток диодов 13 (14) показан на диаграмме тока нагрузки (i„ IIa фиг,2:), з 1З

Как видно из диаграммы напряжения на обмотках трансформатора 1 (U на фиг.2) сердечник трансформатора перемагничивается на высокой частоте f„—"

1/Т„, но.подмагничивается током нагрузки выходной частоты. При исполь зовании частот порядка 20-100 кГц и ферритовых сердечников масса и габариты трансформатора 1 могут быть . уменьшены в 5-10 раэ по сравнению с трансформатором на выходную частоту

400 Гц. Фильтр, формирующий синусоидальное выходное напряжение, состоит только из конденсатора 12, работающего на высокой частоте и поэтому имеющего малую массу, Транзисторы 8 и 9 включены встречно-параллельно через диоды 16 и 15 соответственно. Величина выходного напряжения регу- лируется изменением коэффициента заполнения °

Формула изобретения

Однофаэный инвертор, содержащий первый шуитированный возвратным диодом основной модулирующий ключ, соединяющий первую первичную обмотку силового трансформатора с входными выводами, встречно-последовательно соединенные первый дополнительный модулирующий и вспомогательные ключи, эашунтированные возвратными диодами, включенные в цепь соединения перво25649 4 . го вывода вторичной обмотки силового трансформатора с первым выходным выводом, фильтрующий конденсатор и блок управления с генератором импульсов, широтно-модулированных по сину- . соидальной функции выходной частоты инвертора, прямой и инверсный выходы которого связаны с управляющими выходами соответственно выходного и., . дополнительного модулирующих ключей, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что с целью повышения КПД, введен второй шунтированный возвратным диодом основной модулирующий ключ, соединяющий введенную вторую первичную обмотку еилового трансформатора с входными выводами, упомянутый вспомогательный ключ использован в качестве второго дополнительного модулирующего ключа, в блок управления введен узел распределения указанных широтно-модулированных импульсов по полупериодам выходной частоты, причем

2 первые прямой и инверсный выходы этого узла соединены с соответствующими управляющими входами первых основного и дополнительного модулированных ключей, а вторые прямой и инверсный выходы этого узла соединены с соответствующими управляющими входами вторых основного и дополнительного модулирующнх ключей, а фильтрующий конденсатор подсоединен

35 к выходным выводам, вторым иэ которых является второй вывод вторичной .обмотки силового трансформатора, 1325649

Составитель Т.Ершова

Техред Л.Сердюкова

Редактор Г. Гербер

КорректорЛ.Патай

Заказ 3122/53

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4