Инвертор со ступенчатым выходным напряжением

ОИИСАНИ1 .

ИЗОБРЕТЕНИЯ, Союз Советсник

Социалистических

Республик

;4-0)...5 106) /

К АВТОР(:КОМУ СВИ. И. .ТГЛЬС 1 ВУ (б1) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 03.05.78 (21) 2354017/07 (51) М. Кл.

H 02 М 7/537 с присоединениеч заявки №

Гвщэретееэный квинтет

Оэеэтэ lINllcTPOc CQGP нэ дэвэи нэвэрэтэннй е атнрытнт (23) Приоритет б (43) Опубликовано 050977.Бн1ллетень № 33

P (45) Дата опубликования описания 28.1077 (бЗ) УДК ü 21. 3 т 4. 58 (088. 8) (72) Авторы изобретения

П. В. Маршанский и Г. А, Вашурин

Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (71) Заявитель (54) ИНВЕРТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ВЫХОДНЫМ

НАПРЯЖЕНИЕМ

Изобретение отнОсится к области преобразовательной техники и может быть испольэовайо в системах электропитания и.электропривода для преобразования постоянного напряжения в пе- 5 ременное со ступенчатой, близкой к синусоидальной, формой кривой. Известны инверторы со ступенчатой, апроксимирующей синусоиду, формой кривой, выполненные на нескольких питаемых от (0 одного источника преобразовательных ячейках, соединенных по выходу через трансформаторы (1) или автотрансформаторы (2) . Такие инверторы имеют гро моэдкие трансформаторные узлы, особен-15 но при относительно низких частотах инвертирования. Другие инверторы этого класса получают питание от источника, имеющего несколько выводов, или от нескольких независимых источников 34.

Недостаток таких инверiGpoB заключается в сложности, а иногда в невозможности выполнения многовыводного источника питания и питающей сети.

В инверторе 14 переключение уров- 25 ней выходного напряжения осуществляется посредством дополнительных ключей и диодов, подключающих накопительные конденсаторы к выходной цепи моста основных ключей. В этом инверторе 80 при работе на активно-индуктивную нагрузку происходит искажение формы кривой выходного напряжения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, т.е. обеспечение в отличии от прототипа (41 работы на активно-индуктивную нагрузку без искажения формы выходногo напряжения. Эта цель достигается тем, что в цепь питания моста основных ключей включен конденсаторно-транзис-. торный умножитель напряжения .со ступенчато-изменяемым коэффициентом умножения, выполненный по.принципу переключения конденсаторов с параллельного соединения при заряде на последовательное соединение при разряде.

На фиг.1 показана схема предлагаемого инвертора; на фиг.2 — временные диаграммы его работы. Инвертор:состоит из моста основных ключей 1-4 и (4 -1(где Й вЂ” число ступеней выходного напряжения)цепочек с накопительными конденсаторами. Для примера на фиг.1 показан случай с

N — 4. Каждая цепочка состоит из дополнительного зарядного ключа 5, 6, (для примера показаны транзисторы), накопительного конденсатора 8, 9, 10 .и зарядного диода 11, 12, 13. Диод и

571867 конденсатор каждой цепочки шунтирован дополнительным разрядным ключом 14, 15, 16 с разрядным диодом 17, 18, 19.

Цепочки связаны между собой через соединительные ключи 20, 21, количество которых равно N — 2. Параллельно ключу 5 и конденсатору 8 первой цепочки включен мост основных ключей.

Формирование ступенчатого напряжения начинается в каждый из полуперио- щ дов с еаряда накопительных конденсаторов, которые заряжаются через открытые на это время транзисторы 5-7 и включенные в прямом направлении диоды 11-13. Транзисторы 1-4 моста включаются во время заряда накопительных конденсаторов, формуя на нагрузке первую ступеньку выходного напряжения.

Если транзисторы 1-4 моста не включены, то на нагрузке Формируется ступенька с амплитудой, равной нулю.

Последовательность работы преобразователя при формирован@и кривой выходного напряжения с нулевой ординатой следующая. При включении первого разрядного транзистора 14 последова- 26 тельно с напряжением источника пи ания подключается напряжение первого накопительного конденсатора 8, эа счет чего на.нагрузке формируется ступенька с амплитудой, равной сумме 30 напряжения питания и напряжения накопительного конденсатора. В следующий момент времени отключается транзистор

14к но включаются транзисторы 15, и 20, подключая второй накопительный конденсатор последовательно с первым и источником питания, за счет чего к сопротивлению нагрузки прикладывается напряжение, равное по амплитуде сумме напряжения питания и напряжений 40 двух накопительных конденсаторов. В момент времени формирования последней

N -ой ступеньки включены все соединительные транзисторы и разрядный транзистор 16 последней N - 1-ой ячейки. ,Формирование спадающего участка положительного полупериода выходного напряжения и отрицательного полупериода происходит аналогично и пояснено на фиг.2, где показаны входные напряжения Ug подаваемые на базы соответствующих транзисторов и обеспечивающие их открытое состояние. устройство позволяет получать ступенчатое выходное напряжение, близкое по форме к синусоидальному в схеме, не содержащей дополнительных источников питания с амплитудой последней ступеньки в Я. раз больше напряжения питания.

В схеме отсутствует всплеск выходного напряжения при работе на активноиндуктивную нагрузку (если формируется выходное напряжение без нулевой ординары) или он равен по величине амплигуды первой ступеньки,(если формируется выходное напряжение с нулевой орди— натой), так как рекуперация реактивной мощности осуществляется в первый накопительный конденсатор.

Формула изобретения

Инвертор со ступенчатым выходным напряжением, апроксимирующим синусоиду, содержащий связанные между собой мост основных ключей, дополнительные ключ1., гиоды и накопительные конденсаторы, отличающийся тем, чтс, с целью расширения функциональных воэможностей, между входными выводами включено Ы -1 цепочек (где N — число ступеней выходного напряжения), состоящих из последовательно соединенных дополнительного зарядного ключа, накопительного конденсатора и зарядного диода, причем в каждой цепочке конденсатор и диод шунтированы последовательно включенным дополнительным разрядным ключом и разрядным диодом, между точкой соединения зарядного ключа с конденсатором в каждой данной цепочке и точкой соединения конденсатора с зарядным диодом последующей цепочки включен дополнительный соединительный ключ, а параллельно зарядному ключу и конденсатору первой цепочки включен укаэанный мост основных ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США 9 3768000, кл.

321-27, 1973.

2. Патент США 9 3628123, кл.

321"9, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

М 316162, кл. H 02 М 7/537, 1970.

4. Заявка — 9 1940973/07, кл.

Н 02 М 7/537, 1974.

571867! !

i Ф-1

U//b«

Й,6,7

Составитель В.Моин

Техред М.Цупа

Корректор И.Гоксич

Редактор В.Фельдман ч ираж 9 17 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3042/37

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4